Ученые обнаружили новый биохимический механизм, исследуя клетки ячменя
Исследователи из Университета Аделаиды в составе междисциплинарной международной группы обнаружили новый биохимический механизм, лежащий в основе жизни растений.
В исследовании, опубликованном в The Plant Journal, подробно рассказывается об открытии ферментативной реакции с участием углеводов, присутствующих в стенках растительных клеток, которые необходимы для их структуры.
Руководитель проекта профессор Мария Хрмова сказала, что это открытие помогает получить важные знания о том, как стенки растительных клеток могут формироваться, структурироваться и реконструироваться.
«Стенки растительных клеток выполняют ряд важных функций, в том числе придают форму множеству различных типов клеток, необходимых для формирования тканей и органов растения, межклеточные коммуникации, и они играют роль во взаимодействиях растения и микробов, включая защитные реакции против потенциальных возбудителей болезней», — сказала профессор Хрмова.
Более ранние исследования химии и функции углеводов ксилоглюкана в растениях показали, что ферменты ксилоглюкан-ксилоглюкозилтрансферазы являются одними из ключевых ускорителей повторного моделирования клеточных стенок.
Только благодаря развитию методологии, использованной в этом исследовании, рекомбинантной технологии, которая позволяет выделять белки в чистом состоянии, и доступности определенных углеводов, стало возможным наблюдать ферментативную реакцию, которая происходит между ксилоглюкан и пектиновые углеводы.
«Когда мы смогли внимательно изучить субстратную специфичность ксилоглюканов ксилоглюкозилтрансфераз ячменя, мы обнаружили химическую реакцию, которая приводит к образованию гетерополисахарида (углевода, состоящего из химически различных компонентов). Мы также могли изучить эти реакции на молекулярные уровни, чтобы определить, как именно работают эти ферменты», — сказала профессор Хрмова. «Одно дело — иметь возможность идентифицировать различные компоненты клеточных стенок растений, но этого недостаточно, нам нужно понять, как они образуются и что они делают, а также этот метод выделения чистых белков, чтобы их можно было исследовать, позволили нам это сделать».
«Это открытие является новым строительным блоком в нашем понимании того, как может быть построена клеточная стенка. Как только вы поймете, как что-то сделано, вы можете по-разному взглянуть на построение или деконструирование этого», — добавила профессор Хрмова. «Вот почему так ценны фундаментальные знания о том, как работают эти ферменты».
Полученные результаты могут иметь далеко идущие последствия для устойчивости таких отраслей промышленности, как растениеводство, таких как сельское хозяйство, садоводство, лесное хозяйство для производства биотоплива, а также переработка продуктов питания и материалов.
На сегодняшний день группа исследователей охарактеризовала четыре из 36 ксилоглюканов-ксилоглюкозилтрансфераз в ячмене, так что предстоит еще много исследований, которые могут привести к дальнейшим открытиям. Как только эта работа будет завершена для ячменя, методологию можно будет применить для исследования клеточных стенок других культур, таких как пшеница и рис.
«Растения являются крупнейшим возобновляемым ресурсом в мире — растения питают мир, а также производят энергию в виде биотоплива», — сказала профессор Хрмова.
Эти знания могут позволить провести биоинженерию схожих белков, участвующих в повторном моделировании клеточных стенок растений, для создания более качественных пищевых продуктов и научиться разрушать стенки растительных клеток для получения биотоплива.
Источник: Университет Аделаиды
