Группа исследователей сообщает о структуре и функции нового белка под названием «Кальредоксин». Калредоксин связывает кальций и катализирует, в зависимости от его связывания, окислительно-восстановительные реакции, в частности, приводя к детоксикации вредных форм кислорода. Исследователи изучают, как этот белок действует на перекрестке кальций- и окислительно-восстановительных реакций, способствуя эффективному оксигенному фотосинтезу.
Преобразование солнечной энергии в химическую энергию и строительный материал из неорганических соединений посредством оксигенного фотосинтеза поддерживает большую часть жизни на этой планете. У растений эти реакции происходят в хлоропластах. Производство кислорода и ассимиляция углекислого газа органическими веществами во многом определяют состав нашей атмосферы.
Чтобы справиться с различной интенсивностью света, оксигенные фотосинтезирующие организмы разработали стратегии акклиматизации, направленные на оптимизацию фотосинтетической производительности и уменьшение окислительного стресса. Вредные формы кислорода, такие как активные формы кислорода (АФК), особенно образуются в результате фотосинтеза при колебаниях света и сильном световом стрессе. В последнем выпуске журнала Nature Communications международная команда, состоящая из профессора Майкла Хипплера из Института биологии и биотехнологии растений (WWU Мюнстер, Германия) и профессора Гэндзи Курису из Института белковых исследований (Университет Осаки, Япония), сообщает о структура и функция нового белка под названием «калредоксин».
Calredoxin связывает кальций и катализирует, в зависимости от его связывания, окислительно-восстановительные реакции. Особенно важную роль в детоксикации АФК играют окислительно-восстановительные реакции. Кальций является важным элементом оксигенного фотосинтеза, а также играет решающую роль в регуляции стресса от сильного света. Кальредоксин был обнаружен в хлоропластах зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii и, например, участвует в детоксикации АФК, опосредованной пероксиредоксином, при легком стрессе.
Рентгеновская структура калредоксина со связанными ионами кальция была успешно решена при разрешении 1,6 Å, архитектура которого подходит для внутримолекулярной связи передачи сигналов кальция и окислительно-восстановительного потенциала и межмолекулярного взаимодействия с пероксиредоксином. Таким образом, кальредоксин действует на перекрестке кальций- и окислительно-восстановительных реакций, способствуя эффективному оксигенному фотосинтезу.
Ограничение урожайности сельскохозяйственных культур в мире является серьезной проблемой. Одной из скрытых возможностей решения этой проблемы является повышение эффективности фотосинтеза. Принципиальное ограничение эффективного фотосинтеза заключается в том, что организмы поглощают больше света при полном солнечном свете, чем могут эффективно использовать, поэтому растения развили множество механизмов фотоакклиматизации, включая механизм, описанный в текущих новых открытиях. Хотя наши результаты находятся на уровне фундаментальных исследований, они могут помочь справиться с кризисом в сельском хозяйстве, чтобы перестроить фотосинтез, что стало бы для нас большой научной проблемой.
проф. Хипплер и профессор Курису говорят, что «наше сотрудничество между Осакой и Мюнстером действительно дополняет друг друга, потому что в OU нет сельскохозяйственных факультетов, а в WWUM нет кафедры структурной биологии».