푸른 조류 : 자외선 차단제로 "스트레스"단백질

시아 노 박테리아가 너무 많은 빛으로부터 보호하는 방법

단백질 사본을 교환하여 청록색 조류에 대한 태양 보호 © Ruhr-Universität Bochum
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너무 많은 빛은 해 롭습니다 : 이것은 광합성 유기체에도 해당됩니다. 예를 들어 청록색 조류는 "라이트 잉여"에 대비하여 서로 다른 전략을 가지고 있습니다. 보훔의 생물 학자들은 이제 최첨단 질량 분석법을 사용하여 이러한 보호 메커니즘 중 하나의 분자 기반을 조사했으며 놀라운 결과를 얻었습니다.

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그들은 너무 많은 빛에서 생물이라고도 불리는 시아 노 박테리아가 광합성과 관련된 중요한 단백질의 "스트레스"사본을 생성한다는 것을 관찰 할 수 있었기 때문에. 더 많은 빛을 무해한 열 복사로 전환 할 수 있습니다. 가벼운 스트레스가 가라 앉으면 정상 단백질이 회복됩니다. 연구원들은 Journal of Biological Chemistry에서 발견 한 사실을보고합니다.

매우 적응성

시아 노 박테리아는 북극에서 사막, 온천에 이르기까지 적응성이 뛰어납니다. 해양 시아 노 박테리아는 전세계 CO2 고정에 크게 기여하기 때문에 중요한 기후 요소입니다. 광합성 박테리아로서 빛을 에너지로 변환 할 수 있습니다. 이것의 기초는 광합성 전자 수송 사슬입니다.

활성 성분은 빛을 가두어 전자를 수송하는 데 사용하는 대형 막 단백질 복합체입니다. 이러한 복합체 중 하나-광 시스템 2-자연의 독특한 반응, 즉 물의 광분해를 촉진합니다. 광분해의 부산물로, 지구상의 모든 동물 생명체의 기초가되는 산소가 방출됩니다. 디스플레이

Ruhr University Bochum (RUB)의 Marc Nowaczyk는“따라서 약 35 억 년 전에 산소 함유 대기를 생성하여 궁극적으로 인간 서식지를 만든 것은 시아 노 박테리아였다.

너무 많은 빛이 해로운 이유

모든 광합성 유기체와 마찬가지로 시아 노 박테리아는 빛을 신진 대사의 에너지 원으로 사용하지만 너무 많은 빛은 해 롭습니다. 특히, 변동하는 광 강도는 전자 수송 사슬 내에서 불균형 및 하류 반응으로 이어진다.

이로 인해 전자가 충분히 빨리 소산되지 않아 재 반응이 촉진 될 수 있습니다. 특히 광 시스템 2는이 공정에 의해 영향을받는 체인의 첫 번째 복합체입니다. 산소 라디칼이 점점 형성되어 셀에 극도로 손상을줍니다.

예방을위한 시아 노 박테리아의 간계

Photosystem 2는 현재 연구 대상이되는 매우 효율적이고 독특한 수리 메커니즘을 가지고 있습니다. "복합체의 주요 손상 부위는 중심 D1 단백질이며, 선택적으로 분해되고 새로운 복제물로 지속적으로 대체됩니다"라고 Nowaczyk은 설명합니다. "이 수리주기는 광 스트레스에도 불구하고 광합성 전자 수송이 유지 될 수 있도록 보장합니다."

시아 노 박테리아는 또한 단백질 손상 전에 시작되는 전략을 개발했습니다. 이들은 다양한 D1 단백질을 암호화하는 유전자 패밀리를 가지고 있습니다. 유전자 발현 분석은 이미 이전 연구에서 이들 사본 중 하나가 가벼운 스트레스 하에서 만 형성되는 것으로 나타났습니다.

보호 메커니즘의 분자 기초에 대한 통찰력 확보

Nowaczyk 박사는“가장 현대적인 질량 분석법을 통해 단백질 수준에서이 효과를 직접 이해하고 D1 돌연변이 체에 대한 연구를 통해 보호 메커니즘의 분자 기반에 대한 통찰력을 얻을 수있었습니다. D1 단백질의 대안적인 "스트레스"카피는 복합체로 하여금 수신 된 광의 더 큰 부분을 무해한 열 복사로 변환시킨다. 따라서, 손상의 효율성을 희생시키면서 방지된다.

광 조건이 다시 변하면 "정상"D1 사본이 다시 형성되고 복합물은 다시 조사 된 광을 광합성을 위해 매우 효율적으로 사용합니다. 연구진은“이 분자 변이성도 매우 다른 생활 조건을 가진 다양한 서식지의 성공적인 식민지화의 기초”라고 결론 지었다.

(idw-루르 대학교 보훔, 19.10.2010-DLO)