В Институте физиологии растений имени К.А. Тимирязева (ИФР) РАН изучили строение фикобилисомной антенны цианобактерий – макромолекулярного комплекса, ответственного за фотосинтез в клетках бактерий. Ученым удалось собрать фикобилисому из отдельных белков и смоделировать ее трехмерную структуру. Об этом сообщается в журнале Photosynthesis Research. Работа выполнялась в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ).

Фикобилисома является гигантским, поглощающим энергию в световой области молекулярным комплексом в фотосинтетическом аппарате цианобактерий. Эти микроорганизмы, возникшие в ходе эволюции 2,5 млрд лет назад, стали родоначальниками оксигенного (то есть проходящего с образованием молекулярного кислорода) фотосинтеза и положили начало созданию кислородной земной атмосферы.

Фикобилисомные антенны защищают пигментный аппарат фотосинтеза за счет каротиноидзависимой растраты излишней световой энергии: после фотоактивации белок оранжевый каротиноид-протеин, или ОСР, присоединяется к фикобилисоме и перехватывает на себя поток световых квантов, защищая от разрушения как саму фикобилисому, так и реакционные центры фотосинтеза. Этот защитный механизм тушения на избыточном для фотосинтеза свету российские ученые открыли более 10 лет назад.

«Наша последняя публикация посвящена выяснению молекулярного механизма фотобиологического эффекта: как и за счет чего происходит не только присоединение ОСР к фикобилисоме, но и тушение фикобилисомы белком ОСР. Так как фикобилисома — огромный комплекс, перед нами стал вопрос, как она устроена на молекулярном или надмолекулярном уровне. Информация о ее тонкой структуре (какие белки входят в ее состав и как расположены) помогла узнать, как фикобилисома связывается с ОСР, и подтвердить предложенный нами механизм эффекта тушения», – рассказал руководитель проекта Игорь Стадничук.

За последние годы ученые провели спектральные исследования ОСР в фотоактивном и фотонеактивном состояниях, исследования фикобилисом и их компонент в клетке и в растворе при отсутствии тушения и при связывании с ОСР, построили модель конкурентной миграции энергии между хромофорами фикобилисом и от фикобилисом к реакционным центрам фотосинтеза или к ОСР. В публикации в Photosynthesis Research, посвященной молекулярному строению центральной части фикобилисомы, ее ядра, биохимики из ИФР РАН представили трехмерную модель комплекса, включающую в себя 76 полипептидов и 72 фикобилиновых хромофора.