Новый фрагмент мозаики в эволюции зеленых водорослей был обнаружен исследователями Рурского университета Бохума совместно с коллегами из Института Макса Планка в Мюльхайме-на-Руре. Они проанализировали вырабатывающий водород фермент филогенетически старой водоросли. Его свойства радикально отличались от свойств аналогичных ферментов более поздних водорослей. Группа исследователей под руководством Веры Энгельбрехт и профессора Томаса Хаппе из исследовательской группы Photobiotechnology в Бохуме излагает свои результаты в журнале «Biochimica et Biophysica Acta».
Пристыковка к фотосинтезу
Ферменты, продуцирующие водород, так называемые гидрогеназы, первоначально встречались во многих бактериях. Зеленые водоросли тоже содержат такие ферменты, используя их для генерации водорода под действием света. «Происхождение этого фермента в водорослях долгое время оставалось загадкой, - говорит Вера Энгельбрехт. «Теперь мы проанализировали звено в эволюционной истории гидрогеназ, которое ранее отсутствовало».
Относительно молодые в эволюционном отношении водоросли содержат специализированные гидрогеназы, которые обнаруживают существенные отличия от исходных разновидностей бактерий. Они меньше и имеют специфическую поверхность, используемую для стыковки с механизмом фотосинтеза клетки. С этой целью они связываются с ферредоксином, молекулой, которая обеспечивает перенос электронов. Таким образом, они способны производить водород, используя световую энергию.
Отличается от молодых водорослей
Филогенетически древняя водоросль Chlorella variabilis также обладает способностью генерировать водород под действием света. Исследователи из Бохума и Мюльхайма выделили и охарактеризовали гидрогеназу хлореллы. В отличие от молодых водорослей, он имеет много общих характеристик с исходным ферментом бактерий и не способен связываться с переносчиком электронов ферредоксином.
«Результаты оказались неожиданными, - объясняет Томас Хаппе. «Хлорелла, по-видимому, все еще имеет исходный метаболический путь, который полностью изменился у филогенетически более молодых водорослей». Вопрос, почему у более поздних водорослей выработалась специальная гидрогеназа, чтобы пристыковаться к фотосинтезу через ферредоксин, остается без ответа. «В настоящее время мы пытаемся определить точную метаболическую связь гидрогеназы хлореллы и обнаружить фотосинтетические белковые комплексы в организме, которые пока неизвестны», - говорит Хаппе.