Недавние открытия, сделанные исследователями из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, могут помочь в разработке методов лечения паразитарных инфекций, включая малярию, и могут помочь ученым-растителям однажды вырастить более устойчивые культуры. Работа исследовательской группы опубликована в выпуске журнала Journal of Biological Chemistry от 29 декабря.
Холин является важным питательным веществом, которое люди получают из определенных продуктов, включая яйца, мясо, листовую зелень и орехи. Организм человека превращает холин в фосфохолин (pCho), который, в свою очередь, превращается (среди других важных строительных блоков) в фосфатидилхолин (PtdCho), компонент клеточных мембран. Однако растения не могут получать питательные вещества из окружающей среды и поэтому должны синтезировать pCho с нуля. Биохимический путь, используемый растениями для синтеза pCho, также обнаружен у нематод и малярийного паразита Plasmodium.
У растений ферментативная реакция, производящая pCho, необходима как для нормального функционирования, так и для реагирования на стрессы. Растительный pCho превращается в PtdCho, который строит мембраны, способные регулировать свою жесткость в ответ на изменения температуры. Растительный pCho также превращается в молекулы, которые помогают растению выживать в условиях высокого содержания соли. Ферменты, которые производят pCho растений, называются фосфоэтаноламинметилтрансферазами (ФМТ).
Сун Гу Ли, постдокторский научный сотрудник Вашингтонского университета в лаборатории Джозефа Джеза (который также является помощником редактора Журнала биологической химии), много лет был очарован ФМТ как растений, так и паразитов..
«Понимание фермента PMT является ключом к созданию растений с улучшенной устойчивостью к стрессу и повышенным содержанием питательных веществ», - сказал Ли. Кроме того, поскольку катализируемый PMT путь встречается у паразитов, но не у людей, команда Ли и Джеза ищет ингибиторы этого фермента для лечения заболеваний, вызванных этими паразитами.
Новое исследование объясняет, как PMT модельного растения Arabidopsis thaliana имеют общие основные черты PMT паразита с почти идентичной структурой в активном сайте. Но ФМТ растений примерно в два раза крупнее паразитических, с большими секциями, которые могут перестраиваться для проведения множества химических реакций.
Кроме того, три типа ФМТ, обнаруженные в растении, которые, как считалось, выполняют одну и ту же функцию, на самом деле играют разные роли в зависимости от того, где они находятся в растении. Эксперименты по выращиванию растений показали, что один тип ФМТ необходим для развития корней и солеустойчивости, в то время как два других не влияли на корни и, по-видимому, обнаруживались в основном в листьях.
В долгосрочной перспективе эта общая картина ФМТ в разных организмах предлагает пути для точного конструирования ферментов с различными функциями.
"Мне нравятся такие истории, в которых я могу перейти от атомной [структуры] к физиологическому уровню, чтобы объяснить, почему эти ферменты имеют разные формы и как они работают", - сказал Ли.