Биологи идентифицировали специфический для растений белок, необходимый для выживания

от

Биологи из Брукхейвенской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США (DOE) обнаружили, что уникальный белок играет ключевую роль в одном из метаболических процессов растений. Этот белок обнаружен только у растений.

В статье, опубликованной в журнале Science Advances, говорится, что более глубокое понимание этого специфического для растений белка может привести к созданию более устойчивых растений для производства биоэнергии и, возможно, к новому способу борьбы с сорняками.

Чан-Цзюнь Лю, старший научный сотрудник биологического факультета Брукхейвенской национальной лаборатории, изучает роль белков цитохрома b5 в растениях Arabidopsis, которые часто используются для понимания основ биологии растений. Эти белки, классифицируемые как переносчики электронов, помогают управлять метаболическими процессами у растений, животных и грибов, перенося электроны между молекулами.

В ходе более ранней работы Лю и его команда обнаружили в растениях Arabidopsis белок, подобный цитохрому b5 (CB5LP). Его генетическая последовательность похожа на последовательность обычных белков цитохрома b5, но его основные функциональные элементы, или домены, расположены иначе.

«CB5LP — это явно особый белок, — сказал Лю. — Но мы не знали, что он делает. Нам было любопытно узнать, функционирует ли он так же, как обычные белки цитохрома b5».

Сяньхай Чжао, постдокторант в группе Лю, начал исследование, создав растения Arabidopsis, которые не производят CB5LP. Результат был поразительным: растения не могли выжить без CB5LP.

«Мы обычно редактируем растения, удаляя определённые гены, чтобы изучить роль различных белков или соединений, — сказал Чжао. — Обычно наблюдается несколько эффектов, но редко удаление одного белка приводит к гибели растений».

Это драматическое последствие показало, что CB5LP участвует в синтезе важного соединения, а другие белки цитохрома b5 не могут заменить его.

Белки цитохрома b5 часто взаимодействуют с ферментами цитохрома P450 для выполнения метаболических процессов. Поэтому учёные предположили, что CB5LP также может работать с молекулярным партнёром, функция которого может помочь выявить его роль.

В сотрудничестве с Институтом науки Карнеги они использовали анализ мечения по близости, чтобы определить белки в непосредственной близости от CB5LP, которые могли бы быть потенциальными партнёрами.

«Мы обнаружили набор белков-кандидатов, — сказал Чжао. — Затем мы изучили, один за другим, метаболические процессы, в которых, вероятно, участвует каждый из них, и соединения, которые они помогают производить».

Одним из потенциальных партнёров оказался фермент цитохрома P450, участвующий в синтезе стеролов — соединений, которые необходимы для целостности и функционирования клеточных мембран у растений, животных и грибов.

Используя генетический и биохимический анализ, исследователи выяснили, что CB5LP, как и белки цитохрома b5, функционирует как переносчик электронов, особенно в пути синтеза стеролов.

Они также обнаружили, что CB5LP присутствует только у растений и отсутствует у животных и грибов. Это было особенно удивительно, поскольку многие аспекты синтеза стеролов, включая ключевые белки цитохрома P450, являются общими для всех трёх групп.

Это уникальное различие может помочь в разработке новых гербицидов или «средств для уничтожения сорняков», которые нарушают основные процессы растений, такие как синтез стеролов. В частности, результаты показывают, что нацеливание на специфический для растений CB5LP и нарушение синтеза стеролов может предложить новую стратегию борьбы с сорняками, избегая при этом потенциальных побочных эффектов для животных или грибов.

Лю сказал: «Эта работа также способствует нашему пониманию метаболизма растений, что в конечном итоге поможет нам создать более сильные и продуктивные растения для производства биоэнергии».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте