Исследователи из cicCartuja, центра, управляемого совместно Университетом Севильи и Centro Superior de Investigaciones Científicas (Высший научно-исследовательский центр - CSIC), предложили модель, которая объясняет молекулярный механизм, используемый растениями для адаптации их фотосинтетических механизм для интенсивности света.
Фотосинтез - это основной процесс производства органического материала и кислорода на Земле. В течение дня фиксация CO2 и фотосинтетический метаболизм остаются активными в хлоропластах растений посредством регуляторного механизма, в котором центральную роль играют окислительно-восстановительные системы, такие как тиоредоксины (TRX). Хлоропластовые TRX используют ферредоксин (Fd), восстановленный фотосинтетическим потоком электронов, таким образом связывая регуляцию метаболизма со светом. Кроме того, хлоропласты имеют NTRC, дополнительную окислительно-восстановительную систему, присущую только фотосинтезирующим организмам, которая, как и гетеротрофные организмы, использует НАДФН в качестве восстанавливающей силы.
Фотосинтез неизбежно приводит к образованию окислителей, таких как перекись водорода, которые могут быть вредными. По этой причине хлоропласты имеют защитные системы, такие как 2-цис-пероксиредоксины (2CP), активность которых зависит от NTRC, поэтому для этого фермента была предложена антиоксидантная функция. Однако более поздние исследования показали участие NTRC в метаболических процессах, регулируемых TRX, таких как синтез крахмала и хлорофилла. Эти результаты предполагают глубокую взаимосвязь между окислительно-восстановительными системами на основе Fd (TRX) и NADPH (NTRC) и антиоксидантами посредством механизма с неизвестной молекулярной основой.
Авторы этого исследования - все они проводились в Институте биохимии растений и фотосинтеза, объединенном центре Университета Севильи и CSIS, который является частью Научно-исследовательского центра Исла-де-ла-Картуха (cicCartuja) - показали, что функционирование фотосинтетического метаболизма и его адаптация к непредсказуемым изменениям интенсивности света зависят от окислительно-восстановительного баланса пероксиредоксинов (2CP), которые действуют путем интеграции сложных систем окислительно-восстановительной регуляции хлоропластов.
Эти результаты, полученные на модельном виде Arabidopsis thaliana, свидетельствуют о важном прогрессе в знаниях о фотосинтезе и предлагают новые биотехнологические подходы для увеличения скорости фотосинтеза фиксации CO2 и последующего производства органического материала.