Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

IU-led team uncovers process for chameleon-like changes in world's most abundant phytoplankton

27.11.2012
IU seeks patent for discovery with implications for health care, climate change research
An international team of biologists led by Indiana University's David M. Kehoe has identified both the enzyme and molecular mechanism critical for controlling a chameleon-like process that allows one of the world's most abundant ocean phytoplankton, once known as blue-green algae, to maximize light harvesting for photosynthesis.

Responsible for contributing about 20 percent of the total oxygen production on the planet, the cyanobacteria Synechococcus uses its own unique form of a sophisticated response called chromatic acclimation to fine tune the absorption properties of its photosynthetic antenna complexes to the predominant ambient light color. The researchers identified and characterized an enzyme, MpeZ, that plays a pivotal role in the mechanism that allows two different water-soluble proteins in Synechococcus -- phycoerythrin I and II -- to alter their pigmentation in order to maximize photon capture for photosynthesis.

Scientists want to understand how cyanobacteria optimize their photosynthetic activities in different light conditions to gain a better appreciation of how human activities affect the phytoplankton's ability to produce oxygen and uptake the greenhouse gas carbon dioxide, which they consume in order to grow. Science and industry also use the pigment-protein complex phycoerythrin for fluorescent imaging and as fluorescent markers in biotechnology and health care applications.

"We now have the ability to attach a novel chromophore, part of a molecule responsible for its color, to phycoerythrin, which provides a new chromophore-protein combination that absorbs and fluoresces at a wavelength that is not currently commercially available," said Kehoe, a professor in the IU Bloomington College of Arts and Sciences' Department of Biology. "Our results suggest that this new chromoprotein is brighter and more stable than most on the market today."

Kehoe also noted IU has begun the process of filing a patent on the invention.

The team found that the gene encoding the MpeZ enzyme is activated in blue light. Once produced, MpeZ then binds to antenna proteins containing pigments that normally catch green light and attaches an alternative chromophore that allows the antennae to capture blue light. The specific mechanism, called type IV chromatic acclimation, involves replacing three molecules of the green light-absorbing chromophore with an equal number of blue light-absorbing chromophore. This color-shifting is reversible and is controlled by the ratio of blue to green light in the environment.

"These 'chromatic adapters' are true chameleons that can efficiently live in green coastal waters as well as in blue offshore waters by modifying their pigmentation," Kehoe said. "Synechococcus cells maintained in blue light harvest preferentially blue light, while cells grown in green light harvest more green."

"A phycoerythrin-specific bilin lyase-isomerase controls blue-green chromatic acclimation in marine Synechococcus" was published online in the Nov. 12 Early Edition of Proceedings of the National Academy of Science. Co-authors with Kehoe, also affiliated with IU Bloomington's Indiana Molecular Biology Institute, were IU Ph.D. student Animesh Shukla; Avijit Biswas and Wendy M. Schluchter of the University of New Orleans; Nicolas Blot of Université Pierre et Marie Curie - Paris 06, the Centre National de la Recherche Scientifique and Clermont Université in France; Frederic Partensky and Laurence Garczarek of Université Pierre et Marie Curie - Paris 06 and the Centre National de la Recherche Scientifique; IU Bloomington Department of Chemistry METACyt Biochemical Analysis Center mass spectrometry facility manager and assistant scientist Jonathan A. Karty and assistant scientist Loubna A. Hammad; and former IU biology graduate student Andrian Gutu, now of Harvard University.

Funding for this work came from the Agence Nationale Recherches in France, the European program MicroB3, IU's Office of International Programs, the National Science Foundation and the Lilly Foundation.

For more information or to speak with Kehoe, please contact Steve Chaplin, IU Communications, at 812-856-1896 or stjchap@iu.edu.

Steve Chaplin | EurekAlert!
Further information:
http://www.iu.edu

More articles from Life Sciences:

nachricht Pathogenic bacteria hitchhiking to North and Baltic Seas?
22.07.2016 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Unconventional quasiparticles predicted in conventional crystals
22.07.2016 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forschen in 15 Kilometern Höhe - Einsatz des Flugzeuges HALO wird weiter gefördert

Das moderne Höhen-Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) wird auch in Zukunft für Projekte zur Atmosphären- und Erdsystemforschung eingesetzt werden können: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligte jetzt Fördergelder von mehr als 11 Millionen Euro für die nächste Phase des HALO Schwerpunktprogramms (SPP 1294) in den kommenden drei Jahren. Die Universität Leipzig ist neben der Goethe-Universität Frankfurt am Main und der Technischen Universität Dresden federführend bei diesem DFG-Schwerpunktprogramm.

Die Universität Leipzig wird von der Fördersumme knapp 6 Millionen Euro zur Durchführung von zwei Forschungsprojekten mit HALO sowie zur Deckung der hohen...

Im Focus: Mapping electromagnetic waveforms

Munich Physicists have developed a novel electron microscope that can visualize electromagnetic fields oscillating at frequencies of billions of cycles per second.

Temporally varying electromagnetic fields are the driving force behind the whole of electronics. Their polarities can change at mind-bogglingly fast rates, and...

Im Focus: Rekord in der Hochdruckforschung: 1 Terapascal erstmals erreicht und überschritten

Einem internationalen Forschungsteam um Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia und Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky von der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, im Labor einen Druck von 1 Terapascal (= 1.000.000.000.000 Pascal) zu erzeugen. Dieser Druck ist dreimal höher als der Druck, der im Zentrum der Erde herrscht. Die in 'Science Advances' veröffentlichte Studie eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten für die Physik und Chemie der Festkörper, die Materialwissenschaft, die Geophysik und die Astrophysik.

Extreme Drücke und Temperaturen, die im Labor mit hoher Präzision erzeugt und kontrolliert werden, sind ideale Voraussetzungen für die Physik, Chemie und...

Im Focus: Graphen von der Rolle: Serienfertigung von Elektronik aus 2D-Nanomaterialien

Graphen, Kohlenstoff in zweidimensionaler Struktur, wird seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 als ein möglicher Werkstoff der Zukunft gehandelt: Sein geringes Gewicht, die extreme Festigkeit, vor allem aber seine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit wecken Hoffnungen, Graphen bald für vollkommen neue Geräte und Technologien einsetzen zu können. Einen ersten Schritt gehen jetzt die Forscher im EU-Forschungsprojekt »HEA2D«: Ziel ist es, das 2D-Nanomaterial von einer Kupferfolie durch ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf Kunststofffolien und -bauteile zu übertragen. Auf diese Weise soll eine Serienfertigung elektronischer und opto-elektronischer Komponenten auf Graphenbasis möglich werden.

Besonders interessiert an hochleistungsfähiger Elektronik aus 2D-Materialien ist die Automobilindustrie, die diese in Schaltern mit transparenten Leiterbahnen,...

Im Focus: Menschen können einzelnes Photon sehen

Forscher am Wiener Institut für Molekulare Pathologie (IMP) und an der Rockefeller University in New York wiesen erstmals nach, dass Menschen ein einzelnes Photon wahrnehmen können. Für ihre Experimente verwendeten sie eine Quanten-Lichtquelle und kombinierten sie mit einem ausgeklügelten psycho-physikalischen Ansatz. Das Wissenschaftsjournal “Nature Communications” veröffentlicht die Ergebnisse in seiner aktuellen Ausgabe.

Trotz zahreicher Studien, die seit über siebig Jahren zu diesem Thema durchgeführt wurden, konnte die absolute Untergrenze der menschlichen Sehfähigkeit bisher...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress für Molekulare Medizin: Krankheiten interdisziplinär verstehen und behandeln

20.07.2016 | Veranstaltungen

Ultraschnelle Kalorimetrie: Gesellschaft für thermische Analyse GEFTA lädt zur Jahrestagung

19.07.2016 | Veranstaltungen

Das neue Präventionsgesetz aktiv gestalten

19.07.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Kamera für unsichtbare Felder

22.07.2016 | Physik Astronomie

3-D-Analyse von Materialien: Saarbrücker Forscher erhält renommierten US-Preis für sein Lebenswerk

22.07.2016 | Förderungen Preise

Signale der Hirnflüssigkeit steuern das Verhalten von Stammzellen im Gehirn

22.07.2016 | Biowissenschaften Chemie