Mavzu: Fotosintez va hosildorlik reja: Fotosintez resurslari cheklangan tabiiy muhitda yuqori mahsuldorlikka qaratilgan

2. Mikroorganizmlarda fotosintezni kuchaytirish
Xloroplastlar endosimbioz orqali siyanobakteriyalardan paydo bo'lganda, eukaryotik hujayralarga fotosintez olib keldilar. Ko'pgina afzalliklarga ega bo'lishi bilan bir qatorda, bu qo'shilish foton bilan quvvatlanadigan energiya konvertatsiyasi va elektronni tashish va qaytarilish / oksidlanish (redoks) tartibga solish va signalizatsiya bilan bog'liq xavflarni keltirib chiqardi. Phaeodactylum tricornutum diatomining proteomasi bo'yicha yaqinda o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatadiki, fotosintez elektron tashish zanjirining fotosintezga kiritilishi hujayraning fiziologik holatiga javob beradigan oqsillarda sistein qoldiqlarining ko'payishi bilan birga kelgan [ 6 .]. Fotosintezning mavjudligi reaktiv kislorod turlarini (ROS) ishlab chiqarishning sezilarli darajada oshishiga olib keladi, bu oksidlanish-qaytarilishga sezgir proteomaning sezilarli darajada kengayishiga olib keladi va redoks-regulyatsiya tarmoqlariga o'zgaruvchan atrof-muhit sharoitlariga dosh berish qobiliyatini beradi. Bundan tashqari, diatom proteomasining yuqori sistein miqdori hujayraga molekulyar kislorod borligida fotosintetik elektronlar oqimini yaxshiroq kuzatish imkonini beradi va shuning uchun ortiqcha oksidlanishni oldini oladi [ 7 ]. Ushbu jildda Falkowski va boshqalar . [ 8] okeanlarda fotosintetik samaradorlikni qanday oshirish mumkinligini muhokama qiling. Fitoplankton hamjamiyati fotosintetik apparatdagi muhim komponentlarning sintezi yoki funksiyasini cheklovchi ozuqa moddalarining kamligi tufayli fotosintetik energiyani aylantirish samaradorligining faqat yarmida ishlashi ko'rsatilgan. O'zgaruvchan atrof-muhit sharoitida uzoq muddatli triplet yoki singlet qo'zg'aluvchan elektron holatlarning shakllanishiga yo'l qo'ymaslik uchun fotosintetik Rhodobacter sphaeroides bakteriyasining reaktsiya markazlarida ishlaydigan ichki foto-himoya mexanizmlari Ma va boshqalar tomonidan tahlil qilindi . [ 9]. Ushbu mualliflar qisman oksidlangan reaksiya markazlarining preparatlarida zaryad ajratishning spektroskopik belgisi energiyani yo'qotish jarayoni bilan almashtirilganligini aniqladilar. Krieger-Liszkay va hamkasblari [ 10 ] siyanobakteriyalar Synechocystis sp.dagi fotosistema (PS) II elektronni tashish qobiliyatini qanday tasvirlab berishadi. PCC 6803 plastokinolni oksidlovchi va kislorodni suvga kamaytiradigan plastid terminal oksidazning konstitutsiyaviy ifodasi orqali PSI ga nisbatan o'zgartirildi. PSI ning PSII stoxiometriyasida kuzatilgan o'zgarishi hujayraning redoks holatiga, xususan NAD (P) H / NAD (P) + ning ta'siri bilan bog'liq edi.o'zgartirilgan gen ekspressiyasiga olib keladigan hovuz. Synechocystis sp da ta'mirlash siklida PSII subunitlarining tanlab degradatsiyasida tilakoid o'rnatilgan FtsH proteaz komplekslarining roli . PCC 6803 Nixon va uning hamkasblari tomonidan o'rganilgan [ 11 ]. Ushbu mualliflar PSII Psb29 subunitining PSII ta'mirlashda ishtirok etadigan FtsH2 / FtsH3 hetero-oligomerik kompleksini to'plash uchun zarurligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, Thermosynechococcus elongatus dan Psb29 oqsilimualliflar FtsH bilan bog'lanishini taklif qilgan yuqori darajada saqlanib qolgan hududga ega ekanligi ko'rsatilgan. THF1 orqali PSII ta'mirlash sikli faolligining yo'qolishiga olib keladigan FtsH funktsiyasining pasayishi ROS ishlab chiqarishga va xloroplast funktsiyalarining yo'qolishiga yordam beradi. Metabolizm muhandisligiga bioarxitektonik yondashuv Kerfild tomonidan batafsil tavsiflangan [ 12 ]], u metabolik jarayonlarning murakkabligini subhujayra bo'linmalari, oqsillar ichidagi domenlar, funktsional bog'langan genlarning birgalikda boshqariladigan guruhlari va metabolik yo'llar kabi modullarga ajratadi. Ushbu o'ziga xos qiziqarli sharh nafaqat hujayralarga yangi metabolik modullarni o'rnatishga qaratilgan tadqiqotlardan olingan saboqlarni, balki birlamchi mahsuldorlikni oshirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan mikrobial hujayra zavodlarini yaratish uchun bioarxitektonika qanday qo'llanilishini ham ko'rib chiqadi.