У растений определили механизм защиты от самоповреждений
Ученые из Научного института Карнеги (НИК) определили, как растения защищают клетки от повреждений при несбалансированном фотосинтезе, вызывающем образование чрезмерно реактивных молекул кислорода.
Исследование было проведено под руководством Шая Сарусси и Артура Гроссмана, сообщает carnegiescience.edu. В проекте также участвовали сотрудники Калифорнийского университета Дэвиса. Выводы работы представлены в журнале PNAS. Исследователи рассмотрели, как фотосинтетические водоросли хламидомонады защищаются от реактивного кислорода. Понимание принципов защиты от самоповреждений при таком сценарии может помочь в селекции более урожайных культур и борьбе с голодом в условиях меняющегося климата.
Фотосинтез включает 2 этапа: поглощение света для производства энергетических молекул, которые используются для превращения атмосферного СО2 в сахара, вроде глюкозы и сахарозы. Исследование показало, что синтез крахмала является важным метаболическим путем, запускающим процесс.
«Это напоминает зарядку аккумулятора», — сказал Гроссман.
В условиях стресса или темноте вторая стадия замедляется или даже прекращается, вызывая накопление побочных продуктов высокореактивного кислорода при возвращении света.
«Когда батарея не заряжается, клеткам нужно превратить реактивность в другие процессы, минимизирующие вероятность повреждений», — добавил Гроссман.
Команда сосредоточилась на функциях 2 белков, FLV и PTOX. Они защищают растительные клетки, запуская превращение продуктов реактивного кислорода в воду. Первый белок ученые описали как механизм, начинающий и ускоряющий стадию формирования сахаров при появлении света. Второй протеин они сравнили с предохранительным клапаном скороварки, выпускающим скопившиеся реактивные побочные продукты при замедлении производства.
«Удивительно, как клетки настроили эти механизмы для оптимизации фотосинтеза и снижения вероятности повреждений, — подытожил Сарусси. – Выводы объясняют часть головоломки, как фотосинтетические организмы научились управлять энергетическим балансом в меняющейся среде».
