Mezinárodní tým vědců detailně popsal strukturu fotosystému II u zelené mikrořasy Chlorella ohadii a odhalil mechanismy, které tomuto organismu umožňují přežít a efektivně fungovat i při extrémně vysoké intenzitě světla. Fotosystém II je klíčový proteinový komplex fotosyntetických organismů, který zajišťuje přeměnu světelné energie na energii chemickou. Výsledky výzkumu, na kterém se podíleli odborníci z katedry biofyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého, publikoval prestižní časopis Nature Communications.
Pomocí kryogenní elektronové mikroskopie se badatelům podařilo získat vysoce detailní strukturu superkomplexu fotosystému II. Analýza ukázala neobvyklé uspořádání světlosběrných proteinů, které se výrazně liší od struktur známých u vyšších rostlin a většiny ostatních řas. Právě toto uspořádání podle vědců umožňuje účinnější regulaci toku excitační energie a chrání fotosyntetický aparát před poškozením při vyšší intenzitě světla.
„Naše výsledky ukazují, že fotosystém II této mikrořasy je strukturálně optimalizovaný pro prostředí s extrémně proměnlivými světelnými podmínkami. Identifikovali jsme konkrétní strukturní prvky, které pravděpodobně stojí za její mimořádnou fototolerancí,“ uvedl korespondující autor studie Roman Kouřil z katedry biofyziky přírodovědecké fakulty.
„Lepší porozumění těmto adaptačním mechanismům je klíčové pro základní výzkum fotosyntézy a může být inspirací i pro biotechnologické aplikace.“ Rameez Arshad
Výsledky práce zároveň přinášejí nové poznatky o evoluci fotosyntetických komplexů. Struktura fotosystému II u Chlorella ohadii kombinuje znaky známé z různých skupin fotosyntetických organismů s prvky, které jsou zcela unikátní. To podle Romana Kouřila naznačuje, že fotosyntetický aparát se mohl v průběhu evoluce opakovaně přizpůsobovat extrémním podmínkám prostředí prostřednictvím relativně jemných, ale funkčně zásadních změn.
„Lepší porozumění těmto adaptačním mechanismům je klíčové pro základní výzkum fotosyntézy a může být inspirací i pro biotechnologické aplikace,“ doplnil hlavní autor studie Rameez Arshad z katedry biofyziky přírodovědecké fakulty.
Na výzkumu se podíleli odborníci z katedry biofyziky a katedry experimentální biologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, dále vědci z Martin Luther University Halle-Wittenberg, CATRIN UP, Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu, CEITEC Masarykovy univerzity a Vrije Universiteit Amsterdam. Právě mezioborová spolupráce umožnila propojit detailní strukturní výsledky s jejich biologickým a funkčním významem.