Исследователи обнаружили, что ген Менделя Stay-Green кодирует фермент, который извлекает магний из хлорофилла, добавляя ясности в понимание того, как разлагается пигмент.
У растений пигмент хлорофилл играет центральную роль в фотосинтезе: процессе преобразования солнечного света в энергию. Этот процесс включает в себя создание потока электронов путем удаления одного из молекулы и передачи его другому. Первый этап происходит, когда электрон переносится с хлорофилла на соединение, называемое феофитином а.
Осенняя окраска листьев происходит, когда хлорофилл разлагается, что является нормальной частью старения листьев или «старения», играя важную роль в рециркуляции азота. Процесс деградации хлорофилла запускается, когда фермент извлекает магний (Mg) из хлорофилла. Исследователи назвали фермент Mg-дехелатазой, но так и не смогли обнаружить его фактическое присутствие в экспериментах.
Юсуке Симода, Хисаси Ито и Аюми Танака из Университета Хоккайдо продемонстрировали, что ген, известный как Stay-Green (SGR), участвует в деградации хлорофилла и кодирует Mg-дехелатазу.
Мутанты Stay-Green позволяют листьям сохранять зелень во время старения. Этот ген был одним из нескольких, которые привели Грегора Менделя к установлению основных законов генетики в 19 веке при изучении характеристик гороха на протяжении нескольких поколений. Однако долгое время было неизвестно, что на самом деле кодирует этот ген.
Команда временно индуцировала SGR в полностью зеленых листьях небольшого цветкового растения под названием кресс-салат. Они обнаружили, что это привело к снижению уровня хлорофилла. Они также инкубировали хлорофилл в пробирке с SGR, что привело к его превращению в феофитин а. Хлорофилл можно превратить в феофитин а только путем извлечения из него Mg. Эксперименты убедительно свидетельствуют о том, что Mg-дехелатаза участвует в деградации хлорофилла посредством SGR.
Результаты группы также показывают, что SGR также может извлекать Mg из хлорофилла, встроенного в светособирающий комплекс, что приводит к его деградации. «Остается неясным, играет ли SGR роль через активность Mg-дехелатазы в поставке феофитина а для процесса фотосинтеза», - говорит Хисаши Ито. «Мало что известно о механизме, с помощью которого фермент извлекает ион металла из органического соединения. Наше исследование может привести к открытию новых механизмов реакции».