Diese Forschung enthüllt, dass Asgard-Archaeen-Rhodopsine auf einzigartige Weise verschiedene Xanthophyll-Antennen wie Lutein und Fucoxanthin nutzen, um Licht einzufangen, wodurch potenziell die Energieproduktion in diesen Mikroorganismen gesteigert und Einblicke in frühe Lebensformen ermöglicht werden.
Wissenschaftler haben entdeckt, dass HeimdallRs, eine Art Rhodopsin, das in 'Ca. Kariarchaeum' gefunden wird, an verschiedene Xanthophylle binden kann, darunter Lutein und Fucoxanthin. Dies unterscheidet sich von anderen Archaeen-Protonenpumpen, die entweder keine Carotinoide binden können oder nur begrenzte Bindungsfähigkeiten besitzen. Diese einzigartige Fähigkeit deutet darauf hin, dass diese Archaeen diese Lichtsammelmoleküle aus ihrer Umgebung aufnehmen könnten.
Forscher wählten drei HeimdallR-Proteine (HeimdallR1, HeimdallR2 und HeimdallR3) aufgrund ihrer Sequenzunterschiede aus. Sie wählten auch ACB-G35 als Repräsentanten der Archaea-Klade-B-Rhodopsine aus. Diese Proteine wurden untersucht, um zu verstehen, wie sie mit verschiedenen lichtempfindlichen Molekülen interagieren.
Die Studie umfasste eine detaillierte Analyse der Genome von 'Ca. K. pelagium'-Stämmen, um ihre genetische Zusammensetzung zu verstehen. Die phylogenetische Rekonstruktion, eine Methode zur Verfolgung evolutionärer Beziehungen, wurde verwendet, um HeimdallR3 innerhalb der Familie 'Ca. Kariarchaeaceae' zu platzieren. Dies trug dazu bei, den evolutionären Kontext dieser lichtempfindlichen Proteine zu verstehen.
Experimente zeigten, dass HeimdallRs eine kanonische Fenestrierung besitzen, ein strukturelles Merkmal, das Carotinoid-bindenden Proteorhodopsinen ähnelt. Dies ermöglicht es ihnen, Xanthophyll-Antennen zu nutzen. Im Gegensatz zu anderen Archaeen-Rhodopsinen können HeimdallRs eine Vielzahl von Xanthophyllen verwenden, was möglicherweise ihre Fähigkeit widerspiegelt, diese Moleküle aus ihrer Umgebung zu rekrutieren.
Die Entdeckung, dass HeimdallRs verschiedene Xanthophylle nutzen können, liefert Einblicke in die Lichtsammelstrategien dieser Archaeen. Das Verständnis, wie diese dreiteiligen Komplexe zusammengebaut werden, könnte wertvolle Erkenntnisse über die mikrobielle Energieproduktion liefern. Diese Forschung unterstreicht die Anpassungsfähigkeit von Archaeen bei der Nutzung verfügbarer Ressourcen in ihrer Umgebung.