Войти
| С-связывающий белок бактериохлорофилла | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Bac_chlorC | ||||||||
| Pfam | PF02043 | ||||||||
| InterPro | IPR001470 | ||||||||
| CATH | 2k37 | ||||||||
| |||||||||
A хлоросома представляет собой фотосинтетический антенный комплекс, обнаруженный в зеленых серных бактериях (GSB) и некоторых зеленых нитчатых аноксигенных фототрофы (FAP) (,; оба члена Chlorflexia ). Они отличаются от других антенных комплексов большим размером и отсутствием белковой матрицы, поддерживающей фотосинтетические пигменты. Зеленые серные бактерии - это группа организмов, которые обычно живут в условиях крайне низкой освещенности, например на глубине 100 метров в Черном море. Способность улавливать световую энергию и быстро доставлять ее туда, где она должна быть, важна для этих бактерий, некоторые из которых видят всего несколько фотонов света на хлорофилл в день. Для этого бактерии содержат хлоросомные структуры, которые содержат до 250 000 молекул хлорофилла. Хлоросомы представляют собой тельца эллипсоидальной формы, у GSB их длина колеблется от 100 до 200 нм, ширина 50-100 нм и высота 15-30 нм, у FAP хлоросомы несколько меньше.
Форма хлоросом может различаться у разных видов: некоторые виды содержат хлоросомы эллипсоидальной формы, а другие содержат хлоросомы конической или неправильной формы. Внутри зеленых серных бактерий хлоросомы прикреплены к реакционным центрам типа I в клеточной мембране через FMO-белки и базовую пластину хлоросомы, состоящую из белков CsmA. Нитевидные аноксигенные фототрофы типа Chloroflexi не имеют комплекса FMO, но вместо этого используют белковый комплекс, называемый B808-866. В отличие от белков FMO у зеленых серных бактерий, белки B808-866 встроены в цитоплазматическую мембрану и окружают реакционные центры типа II, обеспечивая связь между реакционными центрами и базовой пластиной.
Состав хлоросом аналогичен в основном бактериохлорофилл (БХл) с небольшими количествами каротиноидов и хинонов, окруженных монослоем галактолипидов. У Chlorobi монослои хлоросом могут содержать до одиннадцати различных белков. Белки Chlorobi в настоящее время лучше всего изучены с точки зрения структуры и функций. Эти белки называются от CsmA до CsmF, от CsmH до CsmK и CsmX. Другие белки Csm с другими буквенными суффиксами можно найти в Chloroflexi и Ca. Chloracidobacterium.
Внутри хлоросомы тысячи молекул пигмента BChl обладают способностью самоорганизовываться друг с другом, что означает, что они не взаимодействуют с белковыми каркасными комплексами для сборки. Эти пигменты самоорганизуются в пластинчатые структуры шириной около 10-30 нм.
Бактериохлорофилл и каротиноиды представляют собой две молекулы, ответственные за сбор световой энергии. Современные модели организации бактериохлорофилла и каротиноидов (основных составляющих) внутри хлоросом поместили их в пластинчатую организацию, где длинный фарнезол хвосты бактериохлорофилла смешиваются с каротиноидами и друг с другом, образуя структуру, напоминающую a.
Недавно другое исследование определило организацию молекул бактериохлорофилла в зеленой сере бактерии. Поскольку их так сложно изучать, хлоросомы в зеленых серных бактериях являются последним классом светособирающих комплексов, структурно охарактеризованных учеными. Каждая отдельная хлоросома имеет уникальную организацию, и эта вариативность в составе помешала ученым использовать рентгеновскую кристаллографию для характеристики внутренней структуры. Чтобы обойти эту проблему, команда использовала комбинацию различных экспериментальных подходов. Генетические методы создания мутантной бактерии с более регулярной внутренней структурой, криоэлектронная микроскопия для определения ограничений на большее расстояние для хлоросомы, твердотельный ядерный магнитный резонанс (ЯМР) спектроскопия для определения структуры составляющих хлоросомы молекул хлорофилла и моделирование для объединения всех частей и создания окончательной картины хлоросомы.
Для создания мутанта были инактивированы три гена, которые зеленые серные бактерии приобрели на поздних этапах своей эволюции. Таким образом, можно было вернуться в промежуточное состояние с гораздо менее изменчивыми и лучше упорядоченными хлоросомными органеллами, чем дикого типа. Хлоросомы выделяли из мутантной и форм бактерий дикого типа. Крио-электронная микроскопия была использована для получения изображений хлоросом. Изображения показывают, что молекулы хлорофилла внутри хлоросом имеют форму нанотрубок. Затем группа использовала MAS ЯМР-спектроскопию для определения микроскопического расположения хлорофилла внутри хлоросомы. При ограничении расстояния и анализе кольцевого тока DFT было обнаружено, что организация состоит из уникального стэкинга син-антимономеров. Комбинация ЯМР, криоэлектронной микроскопии и моделирования позволила ученым определить, что молекулы хлорофилла в зеленой сере бактерии расположены в виде спиралей. У бактерий с мутантом молекулы хлорофилла расположены под углом почти 90 градусов по отношению к длинной оси нанотрубок, тогда как в угол меньше организм дикого типа. Структурный каркас может приспосабливаться к беспорядку, чтобы улучшить функцию сбора биологического света, что означает, что менее упорядоченная структура имеет лучшие характеристики.
Взаимодействия, которые приводят к сборке хлорофиллов в хлоросомах, довольно просты, и результаты могут однажды быть использованы для создания этого преобразователя солнечной энергии в электричество или биотопливо.
