Naučnici sa Univerziteta Tokio Metropolitan identifikovali su novi fotoreceptor u cijanobakterijama sa modifikacijom u delu strukture koja ga čini osetljivim na zeleno/plavo svetlo. Fotoreceptor pripada porodici koja je obično osetljiva na crveno/zeleno svetlo u okruženju.
Oni su identifikovali delove njegove aminokiselinske strukture odgovorne za ovo ponašanje; njihovo uređivanje je pomoglo da se povrati osetljivost na crveno i zeleno svetlo, izvanredan primer molekularne „plastičnosti“ na delu.
Cijanobakterije, poznate i kao plavo-zelene alge, su fenomenalno važni igrači u oblikovanju prirodnog sveta kakav poznajemo. Oni su prvi organizmi na Zemlji za koje se zna da su proizvodili kiseonik, koristeći svetlost da razbiju molekule vode.
Isti hemijski proces je daleki srodnik fotosinteze u biljkama. Hemijski aparati koji pomažu takvim procesima u cijanobakterijama su poznati kao cijanobakteriohromi (CBCR), fotoreceptori specifični za cijanobakterije; ovo su konstrukti zasnovani na amino kiselinama koji ih čine osetljivim ne samo na količinu, već i na boju svetlosti u okolini, pomažući im da se aklimatiziraju da pretvaraju energiju što je moguće efikasnije.
Ali kako tačno cijanobakterije razlikuju boju? U slučaju CBCR-a, oni vezuju hemikaliju koja sadrži hemijsku grupu poznatu kao linearni tetrapirol. Postoji širok spektar linearnih tetrapirolnih pigmenata, sa odgovorom boje koji je određen dužinom oblaka „konjugovanih“ elektrona koji idu duž.
Na primer, fikocijanobilin (PCB), plavi pigment, biće vezan CBCR-om i pomoći će mu da reaguje na crveno ili zeleno svetlo, prelazeći reverzibilno između dva različita apsorbujuća stanja u zavisnosti od odnosa crvene i zelene svetlosti u okruženju.
S druge strane, CBCR vezujući fikoviolobilin (PVB), ružičasti pigment, će na sličan način reagovati na ljubičasto ili žuto svetlo. Zanimljivo je da su PCB i PVB par „izomer“, jer dele isti hemijski sastav, ali sa dvostrukim vezama na različitim pozicijama, što drastično menja njihovu boju.
Način na koji se pigmenti vezuju za CBCR je izuzetno osetljiv na njegovu specifičnu strukturu, kao što je određena njegovom sekvencom aminokiselina, ali načini na koje različiti parovi pigment/CBCR izazivaju čitav bezbroj odgovora na svetlost još nisu u potpunosti shvaćeni.
Sada je tim istraživača na čelu sa vanrednim profesorom Rei Narikavom sa Univerziteta Tokio Metropolitan otkrio još jedan deo slagalice, otkrivajući novi CBCR iz porodice fotoreceptora koji bi trebalo da bude osetljiv na crveno i zeleno svetlo. Rad je objavljen u časopisu Protein Science .
Jedinstveno, ovaj CBCR vezuje PVB, ružičasti pigment, i reaguje na zeleno ili sivkasto svetlo. S obzirom na razlike sa normalnim CBCR-ovima koji vezuju PVB, tim je zaključio da je pigment vezan za CBCR na nov, drugačiji način.
Pažljivo analizirajući strukturu, takođe su identifikovali tri ključna aminokiselinska ostatka za koje su utvrdili da su ključni za ovaj neobičan odgovor. Nakon što ih je modifikovao, novouređeni CBCR bi mogao da podstakne PVB da ponovo postane PCB (plavi pigment), vraćajući osetljivost na crveno i zeleno svetlo.
Rad naglašava izuzetnu raznolikost i „plastičnost“ CBCR-a, sposobnost da se oblikuju ili menjaju, proširujući naše razumevanje o tome kako cijanobakterije mogu da „vide“ svet u boji.
