Фотосинтез позволяет растениям производить собственный сахар, используя солнечный свет. Этот процесс происходит в определенных клеточных компартментах — хлоропластах. Энергия света улавливается хлорофиллом и преобразуется в химическую энергию в двух белковых комплексах, называемых фотосистемами I и II, для производства сахаров.Мишель Гольдшмидт-Клермон, профессор кафедры ботаники и биологии растений факультета естественных наук UNIGE, изучает внутренние механизмы фотосинтеза у Chlamydomonas reinhardtii, плавающей одноклеточной водоросли, используемой в качестве модельного организма. «Когда этот микроорганизм находится в среде, обедненной питательным железом, он должен адаптировать свой метаболизм, чтобы обеспечить его рост и размножение.
Эта адаптация включает в себя демонтаж фотосистемы I, что позволяет клетке восстанавливать содержащееся в ней железо. Водоросль затем будет потреблять другие питательные вещества, чтобы преодолеть нехватку сахара », — говорит исследователь.Биологи хотели выяснить, как именно водоросли реагируют на дефицит железа и как происходит разрушение фотосистемы I, состоящей из множества субъединиц, связывающих около 200 пигментов и кофакторов. «Мы идентифицировали белок, кодируемый в ДНК ядра, названный Mac1, и продемонстрировали, что он необходим для производства субъединицы фотосистемы I, которая, напротив, кодируется в геноме хлоропласта», — объясняет Дэмиен Доучи, исследователь. из Женевской группы и первый автор исследования.
Действительно, хлоропласты обладают собственной ДНК и синтезируют некоторые из своих белков. Таким образом, рециклинг железа является результатом диалога между генами, экспрессируемыми как в ядре клетки, так и в хлоропластах.Изменения протеина отражают его недостаток.В сотрудничестве с исследователями из Университета Гумбольдта в Берлине и Университета Пьера и Марии Кюри в Париже ученые обнаружили, что, когда железа становится дефицитным, белок Mac1 претерпевает биохимические изменения, и его количество уменьшается. «Эти изменения, вероятно, означают, что хлоропласт получает сигнал.
В то время как существующие фотосистемы I демонтируются, производство новых субъединиц фотосистемы I подавляется, потому что Mac1 не присутствует в достаточном количестве в хлоропласте», — отмечает Мишель Гольдшмидт-Клермон. Биологи из UNIGE сейчас пытаются установить, как дефицит железа воспринимается и передается Mac1 во время этой реакции, которая направлена ??на лучшее распределение доступного железа.