Čeští vědci v současné době bádají s pomocí molekulárních metod, jak bakterie v polárním potoce získávají energii ze světla a jak funguje jejich fotosyntéza. Objev by mohl v budoucnu pomoci při produkci cenných látek závislých na fotosyntéze. Informoval o tom Mikrobiologický ústav Akademie věd ČR v tiskové zprávě.
Fotosyntéza je proces, při kterém rostliny a jiné organismy přeměňují anorganické látky na organické pomocí světelné energie a barviva chlorofyl. Využívají ho nejen rostliny, ale také sinice a některé bakterie.
Některé fotosyntetické bakterie si zvykly na kyslíkaté prostředí, ale během dne zastavují produkci nového bakteriochlorofylu, při jehož syntéze vznikají škodlivé látky. Své fotosyntetické systémy vyrábějí pouze během noci. Avšak za polárním kruhem bývá v létě světlo po celých 24 hodin. „Aerobní bakterie tak nemají tmu na výrobu a opravu fotosyntetického aparátu. A přesto námi objevené bakterie dokážou svůj fotosyntetický aparát vyrábět a ochránit tak, aby nebyl světlem a kyslíkem poškozován. My se nyní snažíme odhalit mechanismy, jak je to vůbec možné a jak to dělají,“ uvedl David Kaftan z Centra Algatech Mikrobiologického ústavu AV ČR v Třeboni.
Vědci sledované bakterie, které tvoří korálově červené kolonie, patří do rodu Sediminicoccus a pocházejí z malé říčky na severu Islandu. „Pokud tyto polární bakterie vystavíme světlu, první dvě hodiny zaznamenáme výrazný pokles syntézy fotosyntetického aparátu, pak se ale znovu obnoví a během pár hodin dosáhne původní intenzity,“ řekl Kaftan.
Všechny dosud známé aerobní fotosyntetické bakterie podle Kaftana ale během osvětlení postupně vyblednou kvůli úplnému zastavení syntézy fotosyntetického aparátu a také pozvolnému ničení jejich pigmentů kyslíkovými radikály. „Takové buňky pak potřebují tmu, aby vyrobily podle své DNA nové enzymy pro syntézu pigmentů. Co je večer vybledlé, najdeme ráno ve svěžích barvách. Námi objevená polární fototrofní bakterie ale zůstává pigmentovaná a fotosynteticky aktivní i v průběhu konstantního osvětlení,“ dodal vědec.
Pro svůj výzkum vědci využívají molekulární techniky RNA sekvencování. Díky tomu vědci zjišťují, které geny v daném okamžiku v buňce přepisují DNA a v jakém množství se budou podle nově vytvořené RNA produkovat bílkoviny. Na základě toho je možné zjistit, jak metabolismus reaguje na podněty a jaké mechanismy se v danou chvíli aktivují.
„V biotechnologii by se znalost regulačních a řídicích mechanismů dala použít při produkci cenných látek závislých na fotosyntéze. Nyní jsou světlo a kyslík někdy limitující, ale mohlo by se podařit upravit metabolismus produkčních mikroorganismů tak, abychom buňky před ním ochránili a zvýšili produkci požadovaných látek,“ uvedl Kaftan.
