Американские учёные выявили гены и ферменты, которые позволяли цианобактериям выживать в условиях интенсивного ультрафиолетового облучения 3,4–2,4 млрд лет назад, когда Земля ещё не была защищена современной атмосферой.

С одной стороны, сине-зелёным водорослям (другое название цианобактерий) был необходим солнечный свет для фотосинтеза, с другой — УФ-лучи представляли серьёзную опасность для ДНК.

Специалисты предполагали, что бактерии, как и другие живые существа, защищались с помощью пигмента микоспорина или микоспоринподобных аминокислот (МАА). Никому, однако, до сих пор не удавалось установить, каким образом организм формирует эту защиту.

Эмили Болскус и Кристофер Уолш из Гарвардской медицинской школы первыми определили генный кластер, который может нести ответственность за появление «солнцезащитного крема» у бактерий Anabaena variabilis. Для проверки они пересадили эту группу кишечной палочке, которая не производит солнцезащитные молекулы, и через какое-то время защитный слой у Escherichia coli всё же образовался.

Рис 1. Стена из цианобактерий (фото Nat Tarbox).

Затем исследователи обнаружили, что за синтез микоспоринподобных аминокислот отвечают четыре фермента. Каждая MAA содержит две аминокислоты, связанные с центральной органической группой. Именно эти связи отвечают за определение длины волны и силу УФ-поглощения.

Микоспоринподобные аминокислоты шинорин и порфира-334 уже используются в косметике Helioguard 365 швейцарской компании Mibelle Biochemistry, которая получает эти вещества из водорослей; считается, что они помогают коже «оставаться молодой». Выводы американских учёных могут привести к разработке методов синтеза нужных молекул с использованием биокатализаторов. Впрочем, ещё неизвестно, будут ли биологические солнцезащитные кремы лучше, чем продукция с искусственными ингредиентами.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Emily P. Balskus and Christopher T. Walsh The Genetic and Molecular Basis for Sunscreen Biosynthesis in Cyanobacteria – Science DOI: 10.1126/science.1193637, Published Online September 2, 2010.

По материалам: