Mezinárodní tým vědců objasnil detailní strukturu fotosystému II u zelené mikrořasy Chlorella ohadii a popsal mechanismy, které této mikrořase umožňují přežívat a efektivně fotosyntetizovat i při extrémně vysoké intenzitě světla. Fotosystém II představuje zásadní proteinový komplex fotosyntetických organismů, odpovědný za přeměnu světelné energie na energii chemickou. Studie byla publikována v prestižním časopise Nature Communications.
Pomocí kryogenní elektronové mikroskopie se výzkumnému týmu podařilo získat vysoce detailní strukturu superkomplexu fotosystému II. Analýza odhalila specifické uspořádání světlosběrných proteinů, které se výrazně odlišuje od struktur známých u vyšších rostlin a většiny ostatních řas. Toto unikátní uspořádání pravděpodobně umožňuje efektivnější regulaci toku excitační energie a současně chrání fotosyntetický aparát před poškozením způsobeným nadměrným osvitem.
„Naše výsledky ukazují, že fotosystém II této mikrořasy je strukturálně přizpůsoben extrémně proměnlivým světelným podmínkám. Identifikovali jsme konkrétní strukturální prvky, které pravděpodobně stojí za její mimořádnou fototolerancí,“ uvedl korespondující autor studie Roman Kouřil z katedry biofyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého.
Jednou ze spoluautorek studie byla také Sanja Ćavar Zeljković z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu (CARC), která v rámci práce prováděla analýzu obsahu polyaminů ve studovaných vzorcích. Tyto analýzy přispěly k lepšímu pochopení biochemických adaptačních mechanismů mikrořasy při vysokém světelném stresu.
Výsledky studie zároveň přinášejí nové poznatky o evoluci fotosyntetických komplexů. Struktura fotosystému II u Chlorella ohadii kombinuje znaky známé z různých skupin fotosyntetických organismů s unikátními prvky, které dosud nebyly popsány. Podle autorů studie to naznačuje, že fotosyntetický aparát se během evoluce opakovaně adaptoval na extrémní podmínky prostřednictvím jemných, ale funkčně významných strukturálních změn.
Výzkum má význam i pro agronomii a rostlinné biotechnologie. Lepší porozumění mechanismům, které chrání fotosyntetický aparát před poškozením při vysoké intenzitě světla, může v budoucnu přispět k vývoji odolnějších plodin lépe přizpůsobených stresovým podmínkám spojeným s klimatickou změnou, jako jsou vysoké teploty, sucho nebo nadměrné sluneční záření.
Odkaz na článek: https://doi.org/10.1038/s41467-025-65861-2
Ing. Sanja Ćavar Zeljković, Ph.D.
výzkumný tým Genetické zdroje zelenin a speciálních plodin
Obrázek: Architektura superkomplexu fotosystému II u zelené řasy Chlorella ohadii stanovená metodou kryogenní elektronové mikroskopie (archiv katedry biofyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého)