26 августа 2019 года в одном из самых авторитетных мировых научных журналов PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) сотрудниками Отдела биологии экстремофильных микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН опубликована статья «Form III RubisCO-mediated transaldolase variant of the Calvin cycle in a chemolithoautotrophic bacterium», посвященная открытию нового варианта цикла Кальвина.
Цикл Кальвина (восстановительный пентозофосфатный цикл) — серия биохимических реакций, позволяющих растениям и разнообразным бактериям (например, цианобактериям) фиксировать углекислоту воздуха и превращать ее в органические соединения. Данный цикл является самым массовым (по распространению среди организмов и общему количеству образуемого органического вещества на Земле) путем фиксации углекислоты и играет ключевую роль в существовании современной биосферы на планете. Ранее был известен только один вариант данного цикла, однако авторами в ходе работы с выделенной ими ранее термофильной хемолитоавтотрофной бактерией Thermodesulfobium acidiphilum был обнаружен и экспериментально подтвержден новый вариант цикла. Более того, у данного микроорганизма необычным оказался и ключевой фермент цикла Кальвина — рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа (РубисКО). Дело в том, что из трёх карбоксилирующих форм РубисКО, только для I и II форм было показано участие в автотрофии, в то время как III форма ассоциировалась исключительно с метаболизмом нуклеотидов и еще недавно считалась исключительно архейной. В новом же варианте цикла T. acidiphilum, являющегося одним из двух культивируемых представителей глубокой филогенетической ветви бактерий, работает именно III форма.
Таким образом, впервые было показано функционирование III формы РубисКО в новом варианте цикле Кальвина, который ранее не был продемонстрирован экспериментально и считался маловероятным. Эти открытия помогут пролить свет на понимание эволюции путей образования органического вещества на нашей планете. Опубликованная работа подчёркивает важность выделения и исследования глубоких филогенетических линий прокариот для расширения представлений об эволюции и биохимическом разнообразии ключевых метаболических процессов биосферы нашей планеты.
Evgenii N. Frolov, Ilya V. Kublanov, Stepan V. Toshchakov, Evgenii A. Lunev, Nikolay V. Pimenov, Elizaveta A. Bonch-Osmolovskaya, Alexander V. Lebedinsky, and Nikolay A. Chernyh. Form III RubisCO-mediated transaldolase variant of the Calvin cycle in a chemolithoatotrophic bacterium // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2019. (doi: 10.1073/pnas.1904225116)
Посмотреть статью на сайте журнала PNAS: https://www.pnas.org/content/early/2019/08/23/1904225116