В попытке преодолеть последствия изменения климата группа исследователей из Университета Саймона Фрейзера совместно с экспертами Университета Саскачевана занимаются изучением роли двуокиси углерода (CO2) в жизни цианобактерий - фотосинтезирующих микроорганизмов, обитающих в водной среде, сообщается в пресс-релизе ведомтсва.

Canadian Light Source (CLS) at the University of Saskatchewan

По мнению ученых, лучше понимая процессы восприятия и реакции живых организмов на выбросы CO2, они смогут укрепить здоровье человека и состояние окружающей среды, а также разработать новые методы улавливания углерода.

Таким образом, бактерии могут вскоре присоединиться к инструментарию человечества в снижении количества углекислого газа в атмосфере и борьбе с изменением климата.

Цианобактерии

Цианобактерии единственные бактерии, способные к оксигенному фотосинтезу, причем они поглощают CO2 в два раза эффективнее, чем растения. Это крошечные одноклеточные организмы, иногда образующие колонии, видимые невооруженным глазом. Растут они чрезвычайно быстро, вдвое увеличивая свою численность каждые три часа.

Более того, они являются самыми древними из всех известных организмов, возраст которых, по данным Университета Беркли, превышает 3,5 миллиарда лет, поэтому для многих может стать неожиданностью тот факт, что цианобактерии до сих пор существуют. По сути, они являются одной из самых многочисленных и наиболее значимых групп микроорганизмов, живущих на нашей планете. Исследователи считают, что подобные формы жизни можно с успехом использовать для производства высокоэффективного биотоплива или химических веществ в биореакторах, работающих на углеродном топливе.

Новое исследование показывает, что, объединив системы из таких бактерий с технологиями промышленного производства, мы можем сократить выбросы CO2.

Баланс

В своем исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Chemical Biology, ученые смогли наглядно изучить сложные молекулярные структуры и исследовать, как CO2 связывается с бактериальным белком.

Поскольку углекислый газ является электрофилом ("любящий электроны" - молекула или реагент, имеющий дефицит электронов), одним из способов его взаимодействия с белками является карбоксилирование аминных групп лизина. Однако образующиеся в результате CO2-карбоксилированные лизины спонтанно расщепляются, выделяя CO2, значительно затрудняя проведение экспериментов.

Для этого исследователи разработали методику стабильного имитирования CO2-карбоксилированных остатков лизина в определенном виде белка. С помощью этой технологии они смогли изучить лизиновый "карбоксилом" цианобактерии Synechocystis sp., реагирующей на двуокись углерода.

Ученые обнаружили один CO2-карбоксилированный лизин в эффекторном участке метаболического белка PII. Декарбоксилирование такого лизина заметно снижало его влияние на регуляторный эффекторный лиганд АТФ, раскрывая механизм негативного молекулярного контроля, опосредованного CO2.

Цианобактерии "способны напрямую поглощать CO2 из атмосферы, фиксировать его и добавлять в простые органические молекулы", - рассказывает Дастин Кинг, постдокторант химического факультета вуза. "Понимание того, как цианобактерии контролируют захват CO2, может привести к разработке более эффективных технологий улавливания двуокиси углерода".

Источники: Journal Nature Chemical Biology, Canadian Light Source (CLS), Википедиа
1. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрофил)
2. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Цианобактерии)
3. (https://www.nature.com/articles/s41589-022-01043-1)
4. (https://www.lightsource.ca/public/news/2022-23-q2-jul-sept/bacteria-could-help-to-capture-greenhouse-gases.php)