Biosynthese von Fucoxanthin in der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum entschlüsselt
In den braun gefärbten Kieselalgen absorbiert das Carotinoid Fucoxanthin grünes Licht und überträgt die Energie auf fotosynthetische Chlorophylle, die einen Teil der Energie als rotes Fluoreszenzlicht abstrahlen (rechts). Zellen der grünen Mutante fehlt Fucoxanthin und sie zeigen daher in grünem Licht eine deutlich schwächere Chlorophyllfluoreszenz (links). Foto und (c): Martin Lohr und Christof Rickert
Die Biosynthese des Lichtsammelcarotinoids Fucoxanthin ist unerwartet komplex und enthält drei bisher nicht beschriebene Carotinoide als Zwischenstufen. Ausgangspunkt sind Pigmente zum Schutz gegen hohe Lichtintensitäten. Das berichten Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Die die Arbeitsgruppen von Dr. Martin Lohr an der JGU, Prof. Dr. Graham Peers an der Colorado State University in Fort Collins, USA, und Prof. Dr. Xiaobo Li an der Westlake University in Hangzhou, China, haben den Biosyntheseweg dieses weitverbreiteten Pigmentes in Kieselalgen weitgehend aufgeklärt. Dazu haben sie in der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum mit der Genschere CRISPR/Cas9 gezielt Gene für Kandidatenenzyme ausgeschaltet, die eine Ähnlichkeit zu Enzymen mit bereits bekannter Funktion in der Carotinoidbiosynthese von Landpflanzen aufweisen. Die Ergebnisse legen nahe, dass Braunalgen einen abgewandelten Syntheseweg für Fucoxanthin nutzen. Eine Übertragung des vollständigen Fucoxanthin-Biosynthesewegs in andere Organismen ist noch nicht möglich. Allerdings erwarten die Autoren, dass die Identifizierung der noch fehlenden Enzyme dank ihrer Ergebnisse nun deutlich erleichtert wird. Darüber hinaus eröffnen die grünen Phaeodactylum-Mutanten ganz neue Untersuchungsmöglichkeiten für ein besseres Verständnis der Biogenese und der Funktion des Fotosyntheseapparats in den ökologisch wichtigen Kieselalgen.
Quelle: JGU