Исследователи Университета Аделаиды в составе междисциплинарной международной команды открыли новый биохимический механизм, лежащий в основе жизни растений.
Исследование, опубликованное в The Plant Journal, подробно описывает открытие ферментативной реакции с участием углеводов, присутствующих в стенках клеток растений, которые необходимы для их структуры.
Руководитель проекта, профессор Мария Хрмова, сказала, что это открытие способствует получению важных знаний о том, как могут формироваться, структурироваться и реконструироваться клеточные стенки растений.
Стены растительных клеток выполняют ряд важных функций, в том числе придают форму множеству различных типов клеток, необходимых для формирования тканей и органов растения, межклеточной коммуникации, а также играют роль во взаимодействиях растений и микробов, включая защитные реакции против потенциальных патогенов», - сказала профессор Хрмова.
Ранее исследования химии и функции ксилоглюкановых углеводов в растениях показали, что ферменты ксилоглюкановой ксилоглюкозилтрансферазы являются одним из ключевых ускорителей в ремоделировании клеточных стенок.
Только благодаря развитию методологии, используемой в этом исследовании, рекомбинантной технологии, которая позволяет выделять белки в чистом виде, и доступности определенных углеводов, стало возможным наблюдать ферментативная реакция, которая происходит между ксилоглюканом и пектиновыми углеводами.
Когда мы смогли внимательно изучить субстратную специфичность ксилоглюкановых ксилоглюкозилтрансфераз ячменя, мы обнаружили химическую реакцию, которая приводит к образованию гетерополисахарида (углевода, состоящего из химически различных компонентов). Мы смогли также изучить эти реакции на молекулярном уровне, чтобы определить, как именно работают эти ферменты», - сказала профессор Хрмова.
Одно дело уметь идентифицировать различные компоненты клеточных стенок растений, но этого недостаточно, нам нужно понять, как они образуются и что они делают, и этот метод выделения чистых белков чтобы их можно было обследовать, разрешили нам это сделать», - сказала профессор Хрмова.
"Это открытие является новым строительным блоком в нашем понимании того, как может быть построена клеточная стенка."
"После того, как вы поймете, как что-то делается, вы сможете по-разному его конструировать или деконструировать", - говорит профессор Хрмова.
"Вот почему так ценны фундаментальные знания о функционировании этих ферментов."
Выводы могут иметь далеко идущие последствия для устойчивости отраслей, основанных на растениеводстве, таких как сельское хозяйство, садоводство, лесное хозяйство для производства биотоплива и переработки продуктов питания и материалов.
На сегодняшний день команда охарактеризовала четыре из 36 ксилоглюкановых ксилоглюкозилтрансфераз в ячмене, так что еще многое предстоит изучить, что может привести к дальнейшим открытиям. Как только эта работа будет завершена для ячменя, методология может быть применена для изучения клеточных стенок других культур, таких как пшеница и рис.
"Растения являются крупнейшим в мире возобновляемым ресурсом - растения кормят мир, а также производят энергию в виде биотоплива", - сказала профессор Хрмова.
Знания могут помочь в биоинженерии подобных белков, участвующих в ремоделировании клеточных стенок растений, для создания продуктов более высокого качества и изучения того, как деконструировать клеточные стенки растений для получения биотоплива.