После открытия нетривиальных цианобактерий, использующих ДКС (Miyashita et al., 1996), структурно-функциональные особенности их фотосинтетического аппарата стали предметом глубокого анализа (Tomo et al., 2014; Akimoto et al., 2015). Однако число посвященных им публикаций относительно невелико (около 150 за 20 лет). Следует также признать, что этими объектами занимается ограниченный круг исследователей, главным образом специалистов в области фотобиологии, тогда как бактериологи уделяют им недостаточно внимания. Поэтому неудивительно, что выявленное разнообразие обладателей длинноволновых хлорофиллов невелико, и среди них мало удобных модельных объектов, что тормозит прогресс фундаментальных исследований феномена даптации к ДКС.
Таким образом, актуальность Проекта - в первую очередь в том, чтобы найти и описать в рамках бактериальной полифазной таксономии (см. Vandamme et al., 1996; Gillis et al., 2001) новые цианобактерии, использующие ДКС. Это столь же актуально для фундаментальной микробиологии, как и планируемое в Проекте изучение филогении вновь найденных объектов, выявление их партнеров в смешанных культурах, анализ распространения генов адаптации к ДКС, а также исследование взаимодействия основного светособирающего комплекса с длинноволновыми хлорофиллами. Исследование также актуально в свете разработки систем промышленного фотосинтеза с новым источником энергии и новыми объектами биотехнологии (см. Tomo et al., 2014; Akimoto et al., 2015).
Адаптация цианобактерий к дальнему красному свет (ДКС; 700-800 нм) служит актуальной темой микробиологии и фотобиологии. Целью работы было полифазное описание новых ДКС-адаптирующихся цианобактерий и структурно-функциональная характеристика их фотосинтетического аппарата. После проверки 530 штаммов (380 штаммов из музея CALU С.-Петербургского университета и 150 штаммов, выделенных в ходе проекта) данное свойство было обнаружено у 16 штаммов, различающихся по таксономическому положению и экологическим признакам, что вдвое увеличило число и принципиально расширило разнообразие известных объектов, синтезирующих “длинноволновые” хлорофиллы d и f. Для идентификации новых ДКС-адаптирующихся штаммов проведен морфологический, ультраструктурный и пигментный анализ, осуществлено риботипирование и реконструирована 16S-филогения.
ДКС-адаптация впервые показана у представителей родов Phormidesmis и Wilmottia, а также у одного из трех видов нового рода Altericista - A. variichlora (типовой штамм - CALU 1173), описанного и опубликованного в рамках выполнения проекта. На основе анализа флуоресцентных спектрограмм и изучения локализации фотосинтетических пигментов методом конфокальной флуоресцентной микроскопии сделан вывод о том, что в процессе ДКС-адаптации изменяется структура фикобилисом и реакционных центров, что позволяет говорить о глобальном изменении фотосинтетического аппарата. Установлено, что у A. variichlora регуляторные гены кластера FaRLiP необычно локализованы в последовательности rfpB-rfpA-rfpC, причем первый из них расположен отдельно от двух других в upstream-положении.
В ходе реализации проекта полностью выполнены поставленные задачи. Созданная коллекция культивируемых ДКС-адаптирующихся штаммов станет основой для углубленных исследований данного феномена. По материалам проведенных исследований, а также при поддержке Фонда, опубликовано 6 статей. Полученные результаты использовались при подготовке докладов на тематических научных конференциях.
