Фотосинтез – это реакция, которая преобразует энергию света в химическую энергию, и это важная реакция, которая поддерживает все организмы, живущие на Земле. Цианобактерии – это прокариоты, которые осуществляют кислородный фотосинтез и встречаются во всех видах окружающей среды по всему миру. Цианобактерии имеют три типа основных антенных белков для сбора света: фикоцианин (PC) для поглощения красного света, фикоэритрин (PE) для поглощения зеленого света и фикоэритроцианин (PEC) для поглощения желто-зеленого света. На сегодняшний день известно, что количество ФХ и ФЭ регулируется фотосенсором класса фитохромов, но исследований по регулированию ФЭК не сообщалось.
Доцент Юу Хиросе на факультете прикладной химии и наук о жизни Технологического университета Тоёхаси в рамках совместного исследовательского проекта с Токийским университетом и Национальным институтом физиологических наук обнаружил новый фотосенсор, регулирующий количество PEC. Путем поиска в базе данных генома исследовательская группа определила несколько штаммов цианобактерий, которые содержат гены PEC и фотосенсора.
Кроме того, они культивировали один из штаммов цианобактерий и показали, что количество PEC зависит от цвета света.
Дальнейший анализ геномов около 450 цианобактерий показал, что этот фотосенсор, регулирующий ПЭК, появлялся только один раз, примерно в 2 раза.1 миллиард лет назад или более и возник в результате генетического обмена между штаммами цианобактерий, который называется горизонтальным переносом генов.
Фотосенсор был преимущественно распределен среди нитчатых и многоклеточных штаммов, но не среди одноклеточных штаммов. Эти штаммы цианобактерий могут использовать разные цвета света для фотосинтеза между клетками и разделять ограниченную световую энергию.
ПК и ПЭ в настоящее время используются в качестве натуральных красителей в некоторых пищевых продуктах. Результат этого исследования может быть применен к массовому производству PEC и разработке новых пищевых продуктов.
Это открытие также может быть применено к улучшению преобразования световой энергии при фотосинтезе и применено к областям исследований по регулированию генетических функций с использованием светового освещения.