Varoventtiilit suojaavat fotosynteettisiä bakteereja dynaamisesti (Väitös: MSc Anita Santana Sánchez, 19.11.2021, molekulaarinen kasvibiologia)
Syanobakteerit, joita kutsutaan myös sinileviksi, kuuluvat bakteereihin, jotka fotosyntetisoivat samalla tavalla kuin kasvit. Vesistöissä syanobakteerit altistuvat jatkuvasti äkillisille valon voimakkuuden muutoksille, jotka johtuvat pääasiassa veden ja pilvien liikkeestä. Liiallinen valo voi vahingoittaa fotosynteettistä koneistoa ja aiheuttaa solukuoleman. Syanobakteereille on siksi kehittynyt mekanismeja, joilla ylimääräiset fotonit ja elektronit poistuvat turvallisella tavalla.
MSc Anita Santana Sánchezin väitöstutkimus keskittyy Flavodiiron-proteiineihin (FDP), jotka toimivat varoventtiileinä ylimääräisten elektronien poistamiseksi fotosynteettisestä koneistosta. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että FDP:t toimivat monipuolisina yhdistelminä ja suojaavat soluja tehokkaasti muuttuvissa ympäristöolosuhteissa.
Väitöstutkimuksen ensimmäisessä osassa käytettiin yksisoluista syanobakteeria, Synechocystis sp. PCC 6803:a, joka ilmentää neljää FDP:tä (Flv1—4). Suorittamalla kokeita eri hiilidioksiidipitoisuuksissa ja valo-olosuhteissa Anita Santana Sánchez osoitti ensimmäistä kertaa, että Flv2/Flv4-heterodimeeri käyttää elektronien ylimäärää pelkistääkseen happea vedeksi (ns. Mehlerin kaltainen reaktio) in vivo ja yhdessä Flv1/Flv3-heterodimeerin kanssa.
Tulokset osoittivat, että heterodimeeri, joka muodostuu Flv2:sta ja Flv4:stä toimii hitaasti ja rajoitetusti, kun taas Flv1/Flv3-heterodimeerin havaittiin välittävän vahvaa, mutta ohimenevää elektronisuojaa, joka on välttämätön solujen suojaamiseksi valon voimakkuuden nopeissa muutoksissa. Lisäksi testattiin mahdollisuutta, että FDP:t toimisivat homodimeereinä eli kaksi samaa yksikköä kiinni toisissaan. Sánchezin tulokset osoittavat, että FDP:eiden muodostamat homodimeerit toimivat elektronien välittäjinä, mutta eri tavalla kuin perinteisissä Mehlerin kaltaisissa reaktioissa.
Väitöskirjan toisessa osassa Sánchez tarkasteli FDP:eiden merkitystä filamenttiselle syanobakteerille, Anabaena sp. PCC 7120:lle. Typpeä rajoittavissa kasvuolosuhteissa Anabaenan filamenteissa erikoistuu heterokystejä, jotka pystyvät sitomaan typpeä. Käyttämällä mutantteja, joilta puuttuu FDP:t, Sánchez osoitti, että Flv3A:lla on tärkeä rooli Anabaenan valosuojauksessa, kun solut altistuvat korkean tehon valolle. Lisäksi tulokset antoivat näyttöä uudesta sääntelyverkostosta Flv3:n toiminnan ja heterokystien vetyaineenvaihdunnan välillä.
- Nämä tulokset ovat lupaavia bioteknologisten sovellusten kannalta, joissa monisoluisia syanobakteereja käytetään vedyn tuottajina, Sánchez toteaa.
***
MSc Anita Santana Sánchez esittää väitöskirjansa ”Dynamic regulation of oxygenic photosynthesis in cyanobacteria by flavodiiron proteins” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 19.11.2021 klo 12.00 (Publicum, Pub 3 -luentosali, Assistentinkatu 7, Turku). Yleisö voi seurata väitöstä myös etäyhteyden kautta.
Vastaväittäjinä toimii professori Tomas Morosinotto (University of Padova, Italia) ja kustoksena professori Yagut Allahverdiyeva-Rinne (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
Väittelijän yhteystiedot: aisasa@utu.fi
