Ste kdaj zavidali rastlinam, ker lahko same pridobivajo hrano in energijo s fotosintezo? Potem vas bo gotovo zanimala študija raziskovalne skupine z univerze v Tokiu. V nedavni študiji jim je uspelo v živalske celice vstaviti kloroplaste ter prvič izmeriti njihovo aktivnost znotraj živalskih celic. Svojo študijo so objavili v reviji Proceedings of the Japan Academy.

Fotosinteza se je razvila pred 3,5 milijardami let, dve milijardi let kasneje pa so fotosintetski organizmi zaživeli v sožitju z gostiteljskimi celicami. Tako so se razvili danes poznani kloroplasti. Na področju sintezne biologije je bilo v preteklosti že več poskusov sintetiziranja umetnih kloroplastov in dodajanja kloroplastov v živalske celice. V novi študiji so znanstveniki in znanstvenice v laboratorijsko gojene celice jajčnika kitajskega hrčka dodali nativne kloroplaste iz rdeče alge Cyanidioschyzon merolae.

Cyanidioschyzon merolae so avtorice izbrale zaradi dobre stabilnosti kloroplastov, saj njihove celice ostanejo aktivne tudi pri temperaturi celic sesalcev, kar je okoli 37 stopinj Celzija. Po izolaciji kloroplastov iz celic alg so z merjenjem fluorescence klorofila ugotovili, da so kloroplasti ostali aktivni tudi izven celic. Nato so jih dodali na gojišče živalskih celic, po dveh dneh pa so preverili njihovo prehajanje v živalske celice. S konfokalno mikroskopijo so določili, da je 20 odstotkov celic vsebovalo od enega do tri kloroplaste, 1 odstotek celic pa je imel med 7 in 45 kloroplastov na celico. Kloroplasti so se v živalskih celicah obdali z mitohondriji, nekateri pa so se tudi dotikali zunanje jedrne membrane.

Po uspešni kultivaciji celic s kloroplasti so raziskovalke analizirale, ali kloroplasti ohranijo strukturo tilakoidnih membran znotraj celice. V tilakoidnih membranah namreč najdemo proteine, ki so potrebni za fotosintezo. Ugotovili so, da so po dveh dneh v večini ohranili plastovito strukturo membran, po šestih dneh pa se je ta struktura porušila in zmanjšala aktivnost. 

V študiji so na podlagi fluorescence prvič izmerili tudi kvantni izkoristek oziroma aktivnost pripravljenih kloroplastov v živalskih celicah. Aktivnost med nativnimi kloroplasti in kloroplasti v živalskih celicah se po dveh dneh ni posebno razlikovala, po štirih dneh pa je njihova aktivnost upadla. Raziskovalna skupina je na podlagi ugotovitev o strukturi tilakoidnih membran in meritev kvantnega izkoristka zaključila, da so bili kloroplasti v živalskih celicah aktivni vsaj dva dni. 

ZbritOFF je fotosintetiziral Luka.

Vir: Aoki, R., Inui, Y., Okabe, Y., Sato, M., Takeda-Kamiya, N., Toyooka, K., Sawada, K., Morita, H., Genot, B., Maruyama, S., Tomo, T., Sonoike, K., & Matsunaga, S. (2024). Incorporation of photosynthetically active algal chloroplasts in cultured mammalian cells towards photosynthesis in animals. Proceedings of the Japan Academy, Series B, 100(9), 524–536. https://doi.org/10.2183/pjab.100.035