Mokslininkai išsprendžia teisėtos organelės – Pirenoido – paslaptį

Vandenyje esantys dumbliai Chlamydomonas reinhardtii. Kreditas: He ir kt. Vaizdas

Anglis yra vienas iš svarbiausių gyvybės žemėje statybinių elementų. Jo gausu mūsų planetos atmosferoje, kur jis atsiranda anglies dioksido pavidalu. Anglis į žemės gyventojų kūną patenka daugiausia fotosintezės proceso metu, kurio metu anglies dioksidas yra cukruose, kurie yra svarbių biomolekulių komponentai ir skatina pasaulinę maisto grandinę. Maždaug trečdalį šio proceso visame pasaulyje atlieka vienaląsčiai dumbliai, gyvenantys vandenynuose (daugumą jų daro augalai).

Fermentas, kuris atlieka pirmąjį anglies dioksido įsisavinimo į cukrų etapą, yra tūrinis baltymas, vadinamas „Rubisco“, kurį sudaro aštuoni vienodi maži subvienetai ir aštuoni vienodi dideli subvienetai, kurie sudaryti simetriškai. Visos šio susirinkimo dalys, vadinamos holosiem, veikia kartu, kad įvykdytų fermentinę Rubisco pareigą. „Rubisco“ aktyvumo greitį – ir augalų bei dumblių augimo greitį – riboja galimybė gauti anglies dioksido. Laisvo anglies dioksido vandenyje gali būti nedaug, todėl vandens dumbliai, pvz Chlamydomonas reinhardtii kartais stengiasi priversti „Rubisco“ dirbti kuo geriau. Kad tai neutralizuotų, šie dumbliai sukuria specialią struktūrą, vadinamą pirenoidu, kad į Rubisco patektų koncentruotas anglies dioksidas. Pirenoidas yra toks svarbus, kad beveik dumbliai planetoje turi tokį. Įtariama, kad skirtingų rūšių dumbliai struktūrą kūrė savarankiškai.

„Pirenoido bruožas yra matrica – milžiniškas į skystį panašus kondensatas, kuriame yra beveik visa„ Rubisco “ląstelė“, – aiškina Jonikonas, Prinstono molekulinės biologijos katedros docentas.

„Rubisco“ ir „EPYC1 Pirenoid Matrix“

„Rubisco“ (žalsvai melsvasis žiedas) pirenoidų matricoje sujungia ir sujungia EPYC1 (oranžinė). Paantraštė: Prinstono tyrinėtojai Shanas Jis, Martinas Jonikas ir jų kolegos atrado, kaip susidaro Rubisco holoenzimai, sudarantys skysčio pavidalo dumblių pirenoido, organelio, tarpininkaujančio anglies dioksido įterpimą į cukrų, matricą. Tyrimas, kuriame išdėstytos grupės išvados, buvo paskelbtas žurnale „Nature Plants“ 2020 m. Lapkričio 23 d. Kreditas: He ir kt. Vaizdas.

„Rubisco“ yra pagrindinis pirenoidų matricos komponentas, bet ne vienintelis; 2016 m. Joniko laboratorija pirenoide atrado dar vieną baltymų gausą, vadinamą EPYC1. 2016 m. Straipsnyje Joniko grupė parodė, kad EPYC1 prisijungia prie „Rubisco“ ir padeda sukoncentruoti „Rubisco“ pirenoide. Tyrėjai manė, kad EPYC1 veikia kaip molekuliniai klijai, kad sujungtų Rubisco holoenzimus. Postdoc Shan Jis kartu su kolegomis Joniko laboratorijoje ir bendradarbiais iš Vokietijos, Singapūro ir Anglijos bandė išbandyti šią teoriją.

„Šiame darbe mes parodome, kad taip yra iš tikrųjų, – sako Jonikas, – parodydamas, kad EPYC1 turi penkias„ Rubisco “jungimosi vietas, kurios leidžia susieti kelis„ Rubisco “holo fermentus.

EPYC1 yra laisvai struktūrizuotas, išplėstas baltymas, o penkios „Rubisco“ rišimosi vietos yra tolygiai paskirstytos išilgai. Tyrėjai taip pat nustatė, kad „Rubisco“ turi aštuonias EPYC1 surišimo vietas, tolygiai paskirstytas ant rutulio pavidalo paviršiaus. Kompiuterinis modeliavimas parodė, kad laisvai struktūrizuotas ir lankstus EPYC1 baltymas gali užmegzti kelis kontaktus su vienu Rubisco holo fermentu arba sujungti kaimyninius junginius. Tokiu būdu EPYC1 varo Rubisco į grupę pirenoidų matricoje.

Nors tai pateikia patenkinamą matricos sudėties paaiškinimą, tai yra problema. Kiti baltymai turi turėti prieigą prie „Rubisco“, kad jį sutvarkytų, kai jis lūžta. Jei EPYC1-Rubisco tinklas yra nelankstus, tai gali užkirsti kelią baltymams patekti į Rubisco. Tačiau jis ir jo kolegos nustatė, kad EPYC1 sąveika su „Rubisco“ yra gana silpna, todėl, nors šie du baltymai gali daug bendrauti tarpusavyje, šie kontaktai greitai skiriasi.

„Tai leidžia EPYC1 ir„ Rubisco “tekėti vienas kitam, likdami tankiai supakuotame kondensate, kad kiti pirenoidų baltymai taip pat galėtų patekti į„ Rubisco “, – sako Jonikas. „Mes stengiamės išspręsti ilgą paslaptį, kaip Rubisco laikomas kartu pirenoidų matricoje“.

Sausumos augalai neturi pirenoidų, o mokslininkai mano, kad pasėliuose auginant pirenoidus primenančią struktūrą, jų augimo greitis gali padidėti. Suprasti, kaip pirenoidas susideda iš dumblių, yra svarbus žingsnis link tokių pastangų.

„Jis ir jo kolegos pateikia labai gražų baltymų ir baltymų sąveikos tarp mažojo„ Rubisco “subvieneto ir EPYC1 molekulinį tyrimą“, – sako dr. Luizianos valstijos universiteto Biologijos mokslų katedros biologijos profesorius Jamesas Moroney, kurio laboratorija tiria augalų fotosintezę. ir dumbliai.

„Šis darbas teikia vilčių tyrėjams, bandantiems į augalus įnešti į pirenoidus panašias struktūras, kad pagerėtų fotosintezė“, – priduria jis.

Alkio ir ligų kamuojamame pasaulyje galime išnaudoti visas įmanomas jėgas.

Nuoroda: Shan He, Hui-Ting Chou, Doreen Matthies, Tobias Wunder, Moritz T. Meyer, Nicky Atkinson, Antonio Martinez-Sanchez, Philip D. Jeffrey, Sarah „Rubisco fazių atskyrimo pirenoide struktūrinis pagrindas“. 2020 m. Lapkričio 23 d. A. Port, Weronika Patena, Guanhua He, Vivian K. Chen, Frederick M. Hughson, Alistair J. McCormick, Oliver Mueller-Cajar, Benjamin D. Engel, Zhiheng Yu ir Martin C. Jonikas, Natūralūs augalai.
DOI: 10.1038 / s41477-020-00811-y

Finansavimas: Čia aprašytą darbą parėmė Nacionalinio mokslo fondo (Nr. IOS-1359682 ir MCB-1935444), Nacionalinių sveikatos institutų (Nr. DP2-GM-119137) ir Simono fondo dotacijos MCJ. Howardo Hugheso medicinos institutas (Nr. 55108535); BDE pateikė Deutsche Forschungsgemeinschaft (EN 1194 / 1-1 kaip dalis FOR2092); į OM-C. Švietimo ministerijos (MOE Singapūras) 2 lygio (Nr. MOE2018-T2-2-059); JK biotechnologijos ir biologijos mokslų tyrimų taryba (Nr. BB / S015531 / 1) ir „Leverhulme Trust“ (Nr. RPG-2017-402) AJM ir NA; į FMH NIH (R01GM071574); į SAP pateikė Deutsche Forschungsgemeinschaft-Gemeng (Nr. PO2195 / 1-1); ir VKC per Sveikatos instituto Nacionalinio bendrųjų medicinos mokslų instituto stipendiją mokymui (Nr. T32GM007276).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Eksperimentas atskleidžia naujas sinchroninių šviesos šaltinių galimybes.

Iliustracija, rodanti, kaip elektronų moduliacija lazeriu buvo panaudota kuriant lazerio šviesą skleidžiančias mikrobangas. Kreditas: Tsinghua universitetas. Tarptautinė komanda, atlikdama jaudinančius eksperimentus, parodė, kaip įvairios yra...

Kaip sumažinti kūno temperatūrą, gali padėti 10% pacientų, kuriems skiriamas didelis dėmesys

Šiame brėžinyje aprašytas tepalas (oranžinis ir geltonas), kuris yra molekulinis sluoksnis oro sąsajoje ir kvėpavimui reikalingas skystis plaučiuose. Naujausi tyrimai parodė, kad terminio...

Apšviesti saulės banguoti langai gamina energiją iš vidaus

Ryžių universiteto inžinieriai sukūrė ir pastatė langus, kurie saulės šviesą ar apšvietimą iš vidaus paverčia periferinėmis kraujo ląstelėmis. Centrinis sluoksnis yra kompozicinis polimeras,...

Gyvenimo ant koralų rifų gausa buvo nuostabi nuo Charleso Darwino laikų – nauji tyrimai pateikia atsakymus

Planktonu maitinančios žuvys dažnai dominuoja vandenynų koralinių rifų žuvų kolekcijoje. Kreditas: Dr. Christina Skinner Tyrimas parodė, kad atviruose vandenynų vandenyse, kurie kažkada buvo...

Egipto mumijos mumijos „Purvo karapasas“ neregėtas gydymas – neteisingo pateikimo atvejis

Kiekvienas mumifikuotas ir uždarytas Sidnėjaus universiteto Chau Chak Wing muziejaus Nicholson kolekcijoje. A. Mumifikuotas asmuo, dabar saugojimui dėvintis rankas, BMR. 27.3. B....

Newsletter

Subscribe to stay updated.