Facebook
Капитал страны
Капитал Страны
ENGLISH
Меню
21 СЕН, 18:41 МСК
USD (ЦБ)    75,5379
EUR (ЦБ)    88,9960

21 СЕН, 18:41 МСК
USD (ЦБ)    75,5379
EUR (ЦБ)    88,9960


Обнаружено недостающее звено в эволюционной истории белка

31 Августа 2020 1051 0 Наука и технологии
Обнаружено недостающее звено в эволюционной истории белка

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружила недостающее звено в эволюции фотосинтеза и фиксации углерода. Недавно обнаруженная форма растительного фермента rubisco, возникшая более 2,4 млрд лет назад, может дать новое понимание эволюции и селекции растений.

Rubisco - самый распространенный фермент на планете. Присутствуя в растениях, цианобактериях (также известных как сине-зеленые водоросли) и других фотосинтезирующих организмах, он играет центральную роль в процессе фиксации углерода и является одним из старейших ферментов, фиксирующих углерод.

«Это основная движущая сила для производства продуктов питания, поэтому он может забирать CO2 из атмосферы и превращать его в сахар для использования растениями и другими фотосинтезирующими организмами. Это основной движущий фермент, который таким образом подпитывает жизнь углеродом», - сказал Дуг Банда, докторант в лаборатории Патрика Ши, доцента кафедры биологии растений Колледжа биологических наук Калифорнийского университета в Дэвисе.

Форма I rubisco возникла более 2,4 миллиарда лет назад до Великого события оксигенации, когда цианобактерии преобразовали атмосферу Земли, производя кислород посредством фотосинтеза. Связь rubisco с этим древним событием делает его важным для ученых, изучающих эволюцию жизни.

В своем исследовании Банда и исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе, Калифорнийском университете в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли сообщают об открытии ранее неизвестного родственника rubisco, который, как они подозревают, отличался от формы I.

Новая версия, названная формой I-prime rubisco, была обнаружена путем секвенирования генома образцов окружающей среды и синтезирована в лаборатории. Форма I-prime rubisco дает исследователям новое понимание структурной эволюции формы I rubisco, потенциально давая ключ к разгадке того, как этот фермент изменил планету.

Невидимый мир

Форма I rubisco ответственна за подавляющее большинство фиксации углерода на Земле. Но другие формы rubisco существуют у бактерий и в группе микроорганизмов под названием археи. Эти варианты rubisco бывают разных форм и размеров, и даже в них отсутствуют небольшие субъединицы. Но они все еще работают.

«Для понимания того, как развивалась форма I rubisco, важно знать, как развивалась маленькая субъединица», - сказал Ши. «Это единственная известная нам форма rubisco, которая образует этот вид октамерной сборки больших субъединиц».

Соавтор исследования, профессор Джилл Бэнфилд из отдела наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли, обнаружила новый вариант rubisco после проведения метагеномного анализа проб подземных вод. Метагеномный анализ позволяет исследователям изучать гены и генетические последовательности из окружающей среды без культивирования микроорганизмов.

«Мы почти ничего не знаем о том, какая микробная жизнь существует в мире вокруг нас, поэтому подавляющее большинство разнообразия было невидимым», - сказала Бэнфилд. «Последовательности, которые мы передали в лабораторию Патрика, на самом деле получены от организмов, которые не были представлены ни в каких базах данных».

Банда и Ши успешно экспрессировали форму I-prime rubisco в лаборатории с использованием кишечной палочки и изучили ее молекулярную структуру.

Форма I rubisco состоит из восьми основных крупных молекулярных субъединиц с восемью небольшими субъединицами, расположенными сверху и снизу. Каждая часть структуры важна для фотосинтеза и фиксации углерода. Как и форма I rubisco, форма I-prime rubisco состоит из восьми больших субъединиц. Однако она не имеет мелких субъединиц, которые ранее считались необходимыми.

«Открытие октамерного rubisco, которое формируется без малых субъединиц, позволяет нам задавать эволюционные вопросы о том, как бы жизнь выглядела без функциональности, обеспечиваемой небольшими подразделениями», - сказал Банда. «В частности, мы обнаружили, что ферменты формы I-prime rubisco должны были развить усиленные взаимодействия в отсутствие малых субъединиц, что обеспечило структурную стабильность в то время, когда атмосфера Земли быстро менялась».

По мнению исследователей, форма I-prime rubisco представляет собой недостающее звено в истории эволюции. Поскольку форма I rubisco преобразует неорганический углерод в растительную биомассу, дальнейшие исследования ее структуры и функций могут привести к инновациям в сельскохозяйственном производстве, пишет EurekAlert.

«Несмотря на значительный интерес к разработке «лучшего» rubisco, за десятилетия исследований не удалось добиться большого успеха», - сказал Ши. «Таким образом, понимание того, как фермент эволюционировал в течение миллиардов лет, может дать ключевое понимание будущих инженерных усилий, которые в конечном итоге могут улучшить фотосинтетическую продуктивность сельскохозяйственных культур».

Редакция

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий

Статьи

Разведка США обвинила российские банки в отмывании 11 млрд долларов

Разведка США обвинила российские банки в отмывании 11 млрд долларов
Экономика

Власти начнут изымать жилье у россиян. Госдума узаконит порядок

Власти начнут изымать жилье у россиян. Госдума узаконит порядок
Экономика 5

«Операция» по повышению налогов выжмет 1,7 трлн рублей из экономики

«Операция» по повышению налогов выжмет 1,7 трлн рублей из экономики
Экономика

Набиуллина отложила удар по вкладам на конец года

Набиуллина отложила удар по вкладам на конец года
Экономика 6

Новости бизнеса

Миллиарды импорта и сотни совместных компаний с Россией. Чем рискует Белоруссия в период кризиса

Миллиарды импорта и сотни совместных компаний с Россией. Чем рискует Белоруссия в период кризиса

Исследование: как изменились расходы компаний в пандемию

Исследование: как изменились расходы компаний в пандемию

Узнай, страна!

На Ямале начали добывать газ в акватории залива арктического моря

На Ямале начали добывать газ в акватории залива арктического моря

В Новосибирске начали строить новый аэровокзальный комплекс к Молодёжному чемпионату мира по хоккею

В Новосибирске начали строить новый аэровокзальный комплекс к Молодёжному чемпионату мира по хоккею
Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter