Белки семейства RE1 играют ключевую роль в транспорте аминокислот у растений.

от

Растения производят все незаменимые для человека аминокислоты

Растения вырабатывают все аминокислоты, необходимые для жизни человека. Этот процесс обычно происходит в специализированных клеточных органеллах, так называемых пластидах. Исследовательская группа под руководством Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) расшифровала механизм распределения этих аминокислот в организмах растений.

В статье, опубликованной в журнале Nature Plants, учёные описывают механизм и класс транспортных белков, используемых для этого процесса. Полученные данные могут внести вклад в селекцию сельскохозяйственных растений с более высоким содержанием незаменимых аминокислот и, таким образом, улучшить качество питания.

Белки — основные строительные блоки каждого организма — представляют собой крупные молекулы, состоящие из множества так называемых аминокислот. Человек может производить некоторые из этих аминокислот самостоятельно, но другие, «незаменимые аминокислоты», необходимо получать из пищи. Растения синтезируют все 20 «протеиногенных» аминокислот, из которых состоят белки, что делает их идеальным источником аминокислот для рациона человека.

Однако растения не производят аминокислоты во всех частях организма. Девять из этих молекул, включая такие важные строительные блоки, как лизин и аргинин, производятся только в пластидах. «Хлоропласты», в которых происходит фотосинтез, также являются пластидами. До сих пор было неизвестно, как аминокислоты транспортируются из пластид в другие части растения.

Исследовательская группа под руководством профессора доктора Андреаса П. М. Вебера из Института биохимии растений HHU приписала функцию транспортировки аминокислот через мембраны хлоропластов классу транспортных белков, называемых RETICULATA1 (сокращённо RE1). Это позволяет им обмениваться внутри растения.

Профессор Вебер, автор статьи, утверждает: «Молекулярная функция RE1 была загадкой на протяжении десятилетий, хотя было известно, что мутации в этом гене вызывают заметные изменения формы листьев у модельного растения Arabidopsis thaliana (горчицы). Теперь мы показали, что RE1 — это специализированный транспортёр для основных аминокислот, таких как аргинин, цитруллин, орнитин и лизин».

Растения, лишённые RE1, имеют не только характерную «ретикулированную» форму листьев, но и содержат небольшое количество основных аминокислот в листьях и хлоропластах. Ведущий автор доктор Франциска Куннер говорит: «Это указывает на нарушение распределения аминокислот в растении. Полная потеря RE1 и его ближайшего родственника RER1 (RETICULATA-RELATED1) даже смертельна для растения, что подчёркивает важную роль этих белков».

Исследовательская группа также продемонстрировала, что потеря RE1 снижает биосинтез основных аминокислот и нарушает баланс пулов аминокислот между пластидами и цитозолем — жидкостью внутри клеток.

Куннер отмечает: «RE1 и родственные ему белки встречаются исключительно у организмов, содержащих пластиды. Поскольку все растения и фотосинтезирующие водоросли обладают белками RE, эти белки должны быть эволюционно старыми и возникли в эпоху, когда пластиды сформировались в результате «эндосимбиоза» — поглощения ранее независимых клеток другими клетками. RE1, возможно, внёс важный вклад в это эволюционное развитие растений».

«Наши результаты дают решающее представление о сложной связи между транспортом аминокислот в пластиды и развитием листьев, а также распределением питательных веществ в растениях», — резюмирует Вебер. «Открытие открывает новые перспективы для селекции растений и позволяет разработать культуры с более высоким содержанием незаменимых аминокислот. Это может способствовать обеспечению глобальной продовольственной безопасности».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте