تنظیم مکانیسم فتوسنتز اکسیژنی در سیانوباکتری ها

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، دانشمندان چینی نقش cGNAT2 در سیانوباکتری ها را کشف کردند.

سیانوباکتری ها گروه متنوعی از باکتری های گرم منفی هستند که فتوسنتز اکسیژنی گیاه مانند را انجام می دهند و تصور می شود که اجداد تکاملی کلروپلاست ها در گیاهان عالی هستند. لیزین استیلاسیون یک تغییر تنظیمی مهم پس از ترجمه است که فتوسنتز و فرآیندهای متابولیکی را در سیانوباکتری ها و گیاهان کنترل می کند.

Synechococcus PCC 7002 یک سیانوباکتری تک سلولی است که به عنوان ارگانیسم مدل برای مطالعه فتوسنتز استفاده شده است. در مجموع 802 پروتئین استیله در Synechococcus PCC 7002 شناسایی شده است. با این حال، آنزیم هایی که استیلاسیون لیزین برگشت پذیر را در سیانوباکتری ها کنترل می کنند تا حد زیادی ناشناخته باقی می مانند.

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور Ge Feng از مؤسسه هیدروبیولوژی (IHB) آکادمی علوم چین، ساختار، عملکرد و مکانیسم لیزین استیل ترانسفراز را در سیانوباکتری ها نشان داده است و استیلاسیون را در تنظیم رشد و فتوسنتز Synechococcus PCC 7002 شناسایی کرده است. این مطالعه در Plant Physiology منتشر شد.

در این مطالعه، محققان 16 لیزین استیل ترانسفراز (KATs) پیش بینی شده را در ژنوم Synechococcus PCC 7002 با استفاده از آنالیزهای بیوانفورماتیک شناسایی کردند و این KAT ها را با استفاده از سویه E. coli دارای کمبود استیلاسیون و فاقد تمام مکانیسم های استیلاسیون شناخته شده مورد آزمایش قرار دادند.

آنها وجود N-acetyltransferase مربوط به Gcn5 (cGNAT2) را در سیانوباکتری ها کشف کردند و حذف این ژن به طور قابل توجهی بر فتوسنتز در سیانوباکتری ها تأثیر گذاشت.

سپس، محققان از AlphaFold2 برای پیش بینی ساختار cGNAT2 استفاده کردند و متوجه شدند که یک ساختار همودیمر تشکیل می دهد. این پروتئین قابلیت اتصال به پروتئین های سوبسترا و استیل-CoA را دارد و آن را قادر می سازد فعالیت کاتالیزوری انجام دهد.

از طریق اتصال مولکولی، ناحیه اتصال بین cGNAT2 و استیل-CoA شناسایی شد. تأیید بیشتر از طریق جهش های خاص سایت و آزمایش های فعالیت آنزیمی در شرایط آزمایشگاهی به دست آمد که نقش مهم هشت اسید آمینه خاص را در حفظ فعالیت آنزیم نشان داد.

بر اساس روش های غنی سازی استیل لیزین و استیلوم بدون برچسب (LFQ)، محققان نشان دادند که cGNAT2 می تواند استیلاسیون لیزین را در NAD(P)H دهیدروژناز (NdhJ) J کاتالیز کند تا فعالیت آنزیمی آن را در داخل بدن و در شرایط آزمایشگاهی تنظیم کند، که ممکن است باعث تغییرات در رشد سلولی و انتقال الکترون فتوسنتزی سلول شود.

این مطالعه اولین گزارش از لیزین استیل ترانسفراز cGNAT2 را در سیانوباکتری ها ارائه می کند و مکانیسم مولکولی آن را در تنظیم تغییرات استیلاسیون پروتئین سوبسترا در سیانوباکتری ها روشن می کند. درک مکانیسم های زیربنایی استیلاسیون گسترده لیزین در سیانوباکتری ها و همچنین مکانیسم هایی که فتوسنتز را در موجودات فتوسنتزی تنظیم می کنند، بهبود می بخشد.