Facebook
Капитал страны
Капитал Страны
ENGLISH
Меню
02 ДЕК, 15:42 МСК
USD (ЦБ)    75,5379
EUR (ЦБ)    88,9960

02 ДЕК, 15:42 МСК
USD (ЦБ)    75,5379
EUR (ЦБ)    88,9960


Обнаружено недостающее звено в эволюционной истории белка

31 Августа 2020 1248 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

Греф – русский Билл Гейтс. Сбербанк будет вакцинировать россиян от коронавируса

Греф – русский Билл Гейтс. Сбербанк будет вакцинировать россиян от коронавируса
Экономика 1

Женщины, афроамериканцы и геи начнут управлять российскими компаниями

Женщины, афроамериканцы и геи начнут управлять российскими компаниями
Экономика 1

Путин поспорил о зарплатах россиян. Президента убеждали, что они растут

Путин поспорил о зарплатах россиян. Президента убеждали, что они растут
Экономика 1

Набиуллина добилась цели. Наличных денег в России стало меньше

Набиуллина добилась цели. Наличных денег в России стало меньше
Экономика

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!

Власти Оренбуржья увеличивают субсидии аграриям

Власти Оренбуржья увеличивают субсидии аграриям

Уникальная пермская IT-разработка помогает бороться с коронавирусом

Уникальная пермская IT-разработка помогает бороться с коронавирусом
Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter