Assembly and evolution of a photosynthetic antenna

光合天线的组装和演化

基本信息

  • 批准号:
    BB/W008076/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60.52万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Photosynthesis is the source of all the food we eat, and almost all of the energy we use. This process uses sunlight to remove carbon dioxide from the atmosphere and convert it into carbohydrates that feed the planet. Sunlight is captured by chlorophyll pigments that are arranged and held in place by proteins; these pigment-protein arrangements are known as antenna complexes. Antennas collect the light energy and funnel it towards specialised 'reaction centres', where the energy is converted to a form that can be used by the cell.Plants and cyanobacteria (blue-green algae) use chlorophyll (Chl) pigments to capture visible light (400-700 nm) to perform 'oxygenic' photosynthesis, releasing the oxygen that supports respiration. Additionally, a diverse assortment of bacteria are also capable of using light outside this range (>700 nm), which we cannot see but feel as heat, to perform 'anoxygenic' photosynthesis. This mode of photosynthesis relies on the bacteriochlorophyll (BChl) pigments, rather than Chls.The majority of anoxygenic photosynthesisers use BChl a to harvest light between 750-900 nm, although Rhodospirillum rubrum is a well-studied example that unusually cannot harvest light effectively up to 850 nm because it lacks the common antenna complex. This project aims to transfer the antenna of another photosynthetic bacterium to Rhodospirillum rubrum, to allow the new, hybrid organism to capture light it was not previously able to.Further modifications to the new bacterium will be made by targeted alterations to the genome, and mutations will also be naturally acquired by growing the organism under light that can only be absorbed by the new antenna complex, a process that mirrors natural evolution, but that can be speeded-up in the laboratory.Achieving these aims will reveal how to assemble and regulate the production of pigment-protein complexes in other simple bacteria, with the long-term goal of putting boosted light-capturing ability to use to tackle some of humanity's impending fuel and food supply challenges in a sustainable manner. This could also have a positive effect on climate change; increased removal of CO2 greenhouse gas, and its conversion into sugars, could slow the warming of the planet, and mitigate the damage to the environment.
光合作用是我们吃的所有食物的来源,也是我们使用的几乎所有能量的来源。这个过程利用阳光从大气中去除二氧化碳,并将其转化为碳水化合物,为地球提供食物。阳光被蛋白质排列和固定的叶绿素色素捕获;这些色素-蛋白质排列被称为天线复合体。植物和蓝藻利用叶绿素(Chl)色素捕捉可见光(400-700 nm)进行光合作用,释放氧气支持呼吸作用。植物和蓝藻利用叶绿素(Chl)色素捕捉可见光(400-700 nm)进行光合作用,释放氧气支持呼吸作用。此外,各种各样的细菌也能够使用这个范围之外的光(>700 nm),我们看不到,但感觉到热,进行“无氧”光合作用。这种光合作用模式依赖于细菌叶绿素(BChl)色素,而不是Chls 13 O2的大多数无氧光合作用使用BChl a来收获750-900 nm之间的光,尽管红杜鹃是一个被充分研究的例子,因为它缺乏共同的天线复合体,所以通常不能有效地收获高达850 nm的光。该项目旨在将另一种光合细菌的触角转移到红杜鹃上,使这种新的杂交生物能够捕获以前无法捕获的光。将通过有针对性地改变基因组来对新细菌进行进一步修改,并通过在只能被新触角复合体吸收的光下生长来自然获得突变,这一过程反映了自然进化,但可以在实验室中加速。实现这些目标将揭示如何组装和调节其他简单细菌中色素蛋白复合物的生产,长期目标是把增强的光-捕获能力,以可持续的方式解决人类即将面临的一些燃料和粮食供应挑战。这也可能对气候变化产生积极影响;增加二氧化碳温室气体的去除及其转化为糖,可以减缓地球变暖,减轻对环境的破坏。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Common loss of far-red light photoacclimation in cyanobacteria from hot and cold deserts: a case study in the Chroococcidiopsidales.
  • DOI:
    10.1038/s43705-023-00319-4
  • 发表时间:
    2023-10-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Antonaru, Laura A;Selinger, Vera M;Jung, Patrick;Di Stefano, Giorgia;Sanderson, Nicholas D;Barker, Leanne;Wilson, Daniel J;Budel, Burkhard;Canniffe, Daniel P;Billi, Daniela;Nurnberg, Dennis J
  • 通讯作者:
    Nurnberg, Dennis J
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  • 资助金额:
    $ 60.52万
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