Centrum Algatech

Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i. - vědecké pracoviště Třeboň

Objev nového fotosyntetickém organismu

Tým vědců z Mikrobiologického ústavu Akademie věd ČR v Třeboni objevil zcela nový druh fotosyntetického organismu. Fototrofní bakterie byla nalezena ve vzorku vody odebraném z mělkého sladkovodního jezera Tian-er-hu nacházejícího se v západní části poušti Gobi. K izolaci nového druhu bylo využito speciální infračervené zobrazovací zařízení vyvinuté v Mikrobiologickém ústavu v rámci projektu OP VAVPI Algatech. Důkladná charakterizace a kompletní sekvenace genomu prokázala, že získaný izolát AP64 náleží k málo známé skupině Gemmatimonadetes.

Fotosyntetický aparát nového druhu je tvořen bakteriálními reakčními centry obsahujícími světlosběrná barviva bakteriochlorofyl a a spirilloxanthin. Fylogenetická analýza naznačuje, že schopnost využívat energii světla získal tento organismus díky horizontálnímu přenosu genů z purpurových bakterií (Proteobakteria). Popsaný druh tak představuje první příklad, kdy byla mezi fylogeneticky velmi vzdálenými skupinami přenesena kompletní sada přibližně 30 genů nutná pro fungování bakteriální fotosyntézy. Dosud byly popsány pouze přenosy jednotlivých genů.

Objev nové skupiny fotosyntetických organismů je zcela unikátní.  Za posledních 100 let byly popsány pouze tři nové skupiny fototrofních bakterií. Pro získání nových druhů se tak musí výzkumníci často vypravit do neobvyklých končin. Tým Mikrobiologického ústavu ve složení Yonghui Zeng, Hana Medová, Jason Dean a Michal Koblížek proto na tomto projektu spolupracoval s Dr. Fuying Fengem z Univerzity ve Vnitřním Mongolsku, který také provedl terénní odběry.

                                                                    

Více informací naleznete v publikaci:

Yonghui Zeng, Fuying Feng, Hana Medová, Jason Dean, Michal Koblížek (2014) Functional type 2 photosynthetic reaction centers found in the rare bacterial phylum Gemmatimonadetes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA     doi: 10.1073/pnas.1400295111. http://www.pnas.org/content/early/2014/05/08/1400295111.abstract

 

Významný krok ve výzkumu biogeneze fotosystému II

Fotosystém 2 je složitý bílkovinný komplex přítomný v buňkách rostlin, řas a sinic.Jeho funkce je zcela zásadní pro proces fotosyntézy a tím fakticky pro udržení života na naší planetě. Nicméně zatím nebylo příliš jasné, jak je takto komplikovaný komplex, který kromě řady bílkovin obsahuje také chlorofyl a karotenoidy, tvořen v buňkách. 

Vědecké týmy prof. Josefa Komendy a dr. Romana Sobotky z Centra Algatech společně s kolegy z britských univerzit publikovali dvojici navazujících článků v prestižním americkém časopise Plant Cell. Jedná se o významný krok v pochopení prvních kroků syntézy fotosystému 2, přesněji jakých mechanismem jsou zabudovány molekuly chlorofylu do základních stavebních bílkovin a jak je sestaveno funkční jádro fotosystému.

K výzkumu byla použita modelová sinice Synechocystis 6803, která se používá v mnoha laboratořích po celém světě jako unikátní genetický nástroj pro studium fotosyntézy, a pracoviště v Třeboni patří mezi světově nejlepší v oboru. K danému projektu byla připravena řada mutantních kmenů, ve kterých byly cíleně zablokovány jednotlivé kroky tvorby fotosystému 2. Pomocí speciálních „bílkovinných kotev“ se z těchto kmenů podařilo izolovat první stavební bloky fotosystému, a právě tento krok umožnil rozklíčovat, jakým mechanismem buňky postupně skládají jednotlivé komponenty do konečné, velmi složité struktury.


  
 

 

Model syntézy reakčního centra PSII, které je složen z chlorofyl-vázající proteinů D1 a D2. Chlorofyly jsou postupně zabudovávány do proteinu D1 již v průběhu jeho syntézy ribozomem na translokáze (SecY-YidC). ChlG označuje enzym chlorofyl syntázu. Excitace chlorofylů je zhášená proteiny HliD, které obsahují karotenoidy. Nasyntetizovaný protein D1 je pak stále v kontaktu s HliD a to i v dalším kroku, po připojení podjednotky D2, čímž zůstává chráněno také vzniklé reakční centrum PSII (RCII*). Pro zjednodušení nejsou v obrázku znázorněny ani doprovodné malé bílkovinné podjednotky, ani molekuly chlorofylu a dalších kofaktorů vázané v podjednotkách D1 a D2

 

Více informací naleznete v publikacích:

Knoppová J, Sobotka R, Tichý M, Yu J, Koník P, Halada P, Nixon PJ, Komenda J. (2014) Identification of a novel chlorophyll-binding protein complex involved in the early steps of photosystem two assembly. Plant Cell 26:1200-12.

Chidgey JW, Linhartová M, Komenda J, Jackson PJ, Dickman MJ, Canniffe DP, Koník P, Pilný J, Hunter CN, Sobotka R. (2014) A Cyanobacterial Chlorophyll Synthase-HliD Complex Associates with the Ycf39 Protein and the YidC/Alb3 Insertase. Plant Cell 26:1267-79.

 

 

 

 

 

logo MBULogo OP VKlogo vedro

Adresa

Mikrobiologický ústav AVČR, v.v.i.

Centrum ALGATECH
Novohradská 237 – Opatovický mlýn
379 01  Třeboň, Česká republika

Sekretariát:

Telefon: +420 384 340 412
E-mail: info@alga.cz

Kde nás najdete

Zobrazit na mapě 

Napište nám