Las diatomeas son un grupo de fitoplancton que se encuentra ampliamente distribuido en la hidrosfera e incluso en suelos húmedos. Desempeñan un papel importante en los ciclos globales de carbono-oxígeno y proporcionan biomasas y productos valiosos. Las células de diatomeas son de color marrón debido a la presencia de clorofilas especiales (Chl), Chl c, así como carotenoides fucoxantinas y diadinoxantinas.

A diferencia de los de las algas verdes y plantas superiores, el fotosistema I (PSI) de la diatomea une una gran cantidad de proteína de unión a fucoxantina-clorofila a / c I (FCPI) como antenas periféricas para recolectar más luz azul-verde bajo el agua.

Un equipo de investigación del Instituto de Botánica de la Academia de Ciencias de China resolvió la estructura de un supercomplejo PSI-FCPI a partir de una diatomea marina céntrica Chaetoceros gracilis.

En este estudio, la proteína PSI-FCPI se extrajo y purificó de las membranas tilacoides del cloroplasto de diatomeas. Luego, su estructura se resolvió mediante microscopía crioelectrónica de una sola partícula, que mostró que PSI-FCPI es un monómero compuesto por un centro de reacción y 24 FCPI que lo rodean. Es el PSI monomérico más grande asociado con el mayor número de antenas de captación de luz encontradas hasta ahora.

Comparado con las algas rojas, diatomeas PSI perdió PsaK y PsaO en el complejo central, pero tiene dos nuevas subunidades, PsaR y PsaS. PsaR participa en la estabilización de la antena FCPI periférica y la transferencia de energía desde las subunidades FCPI al núcleo PSI, mientras que se desconoce la función de PsaS.

Las 24 subunidades de FCPI existen todas en monómeros, y se distribuyen en tres capas que rodean el núcleo de PSI. La primera capa es un anillo cerrado compuesto por 11 subunidades FCPI que rodean el núcleo PSI, mientras que el segundo es un semianillo compuesto por 10 subunidades FCPI y la tercera capa está compuesta por solo 3 subunidades FCPI y está ubicada en un lado del núcleo.

Toda la estructura del supercomplejo PSI-FCPI contiene 326 Chls a, 34 Chls c, 102 fucoxantinas, 35 diadinoxantinas, 18 β-carotenos y algunos cofactores de transferencia de electrones. La gran cantidad de pigmentos constituyen un enorme red que garantiza una recolección de energía eficiente, transferencia y disipación.

Estos resultados proporcionan una base estructural firme para desentrañar los mecanismos de recolección de energía lumínica, transferencia y extinción en la diatomea PSI-FCPI, y también pistas importantes sobre los cambios evolutivos de PSI-LHCI.

Este estudio, titulado "Base estructural para la transferencia de energía en un enorme supercomplejo PSI-FCPI de diatomeas, "fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 8 de octubre 2020.