Специалисты Федерального исследовательского центра Биотехнологии РАН совместно с российскими и китайскими партнерами успешно определили трехмерную структуру уникального светособирающего комплекса LH2. Этот комплекс был выделен из пурпурной серной бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila с искусственно нарушенным синтезом окрашенных каротиноидов. Исследование таких природных молекулярных систем открывает перспективы для создания высокоэффективных искусственных преобразователей солнечной энергии.
Пурпурные бактерии как модель фотосинтеза
Фотосинтезирующие организмы, включая пурпурные бактерии, преобразуют световую энергию в химическую. Их мембранные комплексы для сбора и передачи энергии устроены значительно проще, чем у высших растений, что делает бактерии исключительно удобной моделью для глубокого изучения механизмов фотосинтеза.
Исследование уникального антенного комплекса
Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН в кооперации с коллегами из Института фундаментальных биологических проблем РАН, Курчатовского института и Шэньчжэньского института передовых технологий (SIAT) расшифровали строение антенны LH2. Комплекс был получен из бактерии, где синтез окрашенных пигментов-каротиноидов был целенаправленно подавлен.
Ключевая роль каротиноидов
Каротиноиды критически важны для функционирования бактериальных антенных комплексов. Они обеспечивают структурную стабильность, поглощение света в специфическом диапазоне и защиту от фотоповреждений. Уникальность Ectothiorhodospira haloalkaliphila заключается в способности сохранять антенные комплексы даже при почти полном отсутствии окрашенных каротиноидов. Комплексы LH2, выделенные в этих условиях, демонстрировали измененные спектральные свойства, что вызвало большой интерес к их пространственной организации.
Неожиданное открытие
Изучая комплекс из штамма Ectothiorhodospira haloalkaliphila с нарушенным синтезом каротиноидов, исследователи обнаружили в структуре антенны электронную плотность, указывающую на присутствие пигмента. Последующий анализ выявил наличие бесцветного каротиноида – предшественника окрашенных форм. Этот результат убедительно доказывает, что каротиноиды являются обязательным структурным элементом комплекса LH2, жизненно необходимым для бактерии.
Значение открытия
Полученные данные подчеркивают фундаментальную роль каротиноидов в организации и работе бактериальных светособирающих антенн. Это важный шаг в понимании тонких механизмов фотосинтеза и создании принципиально новых биоинспирированных технологий для эффективного использования солнечной энергии.
Источник информации: ФИЦ Биотехнологии РАН
Источник фото: mdmehenur1 / ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
