В Saitama University усилили защиту фотосистемы II у цианобактерии Synechocystis при нагреве до 46 °C

Международная группа под руководством Ёситаки Нисияма из Saitama University сообщила, что модифицированные штаммы цианобактерии Synechocystis sp. PCC 6803 дольше сохраняют активность фотосистемы II (PSII) при 46 °C, чем клетки дикого типа. По данным PubMed, в работе участвовали также исследователи из Университета Турку и Университета Касетсарт, а статья вышла 11 ноября 2026 года в Plant and Cell Physiology oup.comPubMedoup.comОткрыть источник ↗. Эксперименты проводились на лабораторных культурах модельного организма.

Два защитных механизма вместе

PSII преобразует энергию света и выделяет кислород при фотосинтезе. Ранее способность к ремонту PSII связывали с устойчивостью к сильному свету, а при нагреве роль ремонта оставалась неясной. Авторы проверили это, усилив ремонт двумя способами.

Первый — сверхэкспрессия двух ферментов, нейтрализующих активные формы кислорода (АФК): супероксиддисмутазы (SodB) и каталазы (VktA). Второй — мутантный вариант фактора трансляции EF-Tu (C82S), который в обычной форме чувствителен к окислению АФК. По данным авторов, сочетание сработало лучше, чем усиление любой из систем по отдельности.

Что измерили при высокой температуре

У клеток дикого типа повышение температуры с обычной ростовой 32 °C до 46 °C увеличило образование АФК примерно в четыре раза. Авторы сообщают, что АФК, возникающие при фотосинтетическом транспорте электронов, ускоряли тепловое повреждение PSII и мешали его ремонту oup.comPubMedoup.comОткрыть источник ↗.

При 46 °C и стандартном ростовом освещении активность PSII у трансформантов падала медленнее, чем у дикого типа. Накопление внутриклеточных АФК при нагреве было значимо подавлено, а чистая фотосинтетическая активность и жизнеспособность клеток при высокой температуре были выше.

Замедление инактивации авторы объясняют двумя эффектами: лучшим ремонтом PSII и более высокой термостабильностью самого комплекса. Синтез белка D1 de novo, необходимого для ремонта, у штамма с двойным усилением при 46 °C поддерживался примерно на уровне 1,6 раза выше, чем у дикого типа.

При длительном культивировании при 40 °C модифицированные клетки продолжали выживать и размножаться, тогда как клетки дикого типа обесцвечивались и погибали, сообщили авторы oup.comPubMedoup.comОткрыть источник ↗. Работа поддержана, в частности, Японским обществом содействия науке и Японским агентством науки и технологий.