РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ КАРБОАНГИДРАЗЫ CAH3 В ТИЛАКОИДНОЙ МЕМБРАНЕ ХЛОРОПЛАСТА И ПИРЕНОИДА CHLAMYDOMONAS REINHARDTII

Исследовали локализацию люменной карбоангидразы Cah3 в тилакоидных мембранах Chlamydomonas reinhardtii дикого типа и фотосинтетических мутантов с различным составом хлорофилл–белковых комплексов фотосистем, а также фотосинтетические характеристики C. reinhardtii дикого типа и мутанта cia3, лишенного активной формы карбоангидразы Cah3. С помощью вестерн-блот-анализа показано отсутствие кросс-реакции с антителами к Cah3 у мутанта, лишенного реакционного центра ФС II, в отличие от мутанта, лишенного ССК ФС II. Эти данные показывают, что люменная Cah3 ассоциирована с полипептидами на донорной стороне реакционного центра ФС II. С помощью иммуноэлектронной микроскопии и с использованием антител к Cah3 из C. reinhardtii впервые показали, что Cah3 преимущественно локализована в тилакоидах пиреноида, в котором находится основная доля Rubisco. Скорость фотосинтетического выделения кислорода и фотохимическая эффективность ФС II у мутанта C. reinhardtii cia3 были ниже по сравнению с диким типом, особенно в клетках, выращенных при недостатке СО2, что свидетельствует об участии Cah3 в СО2-концентрирующем механизме хлоропласта. Полученные данные подтверждают нашу гипотезу [1, 2], что реакция карбоксилирования у микроводорослей происходит в особом Rubisco-содержащем участке хлоропласта – пиреноиде, куда СО2 проникает из люмена внутрипиреноидных тилакоидов. Обсуждается функциональная значимость пиреноида как самостоятельного метаболического микрокомпартмента, в котором Cah3 играет ключевую роль в образовании и концентрировании СО2 для Rubisco, что может вносить существенный вклад в увеличение эффективности фотосинтеза за счет эффективного вовлечения СО2 в цикл Кальвина.