В любой погодной ситуации растения должны быть прочными и в то же время гибкими. Эти структурные свойства исходят от его клеточной стенки: она отвечает за поддержание формы растения, компенсацию его осмотического давления и защиту от патогенов, например, от патогенов. бактерии, вирусы или грибковые поражения. Клеточные стенки растений в основном построены из полимеров и полисахарида целлюлозы. В качестве связующего агента полисахариды выполняют важную задачу соединения длинноцепочечных полимеров и построения молекулярной сети из крошечных нитей, называемых фибриллами. Они способствуют прочности на растяжение растения. Одним из строительных блоков сахара является моносахарид с разветвленной цепью Apiose, происходящий от латинского слова «Apium», рода растений, частью которого являются сельдерей и петрушка.
Apiose занимается биохимическими исследованиями растений уже более ста лет, так как его функция в растениях еще полностью не изучена. неизвестно», - говорит Бернд Нидецки, директор по безопасности Австрийского центра промышленной биотехнологии (acib) и директор Института биотехнологии и биотехнологии Технического университета Граца, Австрия.
Один фермент, четыре шага
acib и TU Graz совместно с университетами Павии (Италия) и Барселоны (Испания) обнаружили, как апиоза производится одним ферментом, называемым UAXS (UDP-apiose/UDP-xylose Synthase). Впервые ученым удалось расшифровать весь механизм действия этого фермента. Эти новаторские открытия были опубликованы в журнале Nature Catalysis. «Катализатор, выделенный из кресс-салата Arabidopsis thaliana, обладает особыми свойствами: в то время как большинство биосинтетических процессов для производства сложных молекул требуют нескольких стадий реакции, фермент UAXS избирательно катализирует четыре стадии реакции», - рассказывает Нидецки. Таким образом, фермент способен расщеплять органические соединения углерода, а также создавать новые молекулярные соединения. Это приводит к изменению молекулы сахара с шестью кольцами (гексозы) на структурно преобразованный сахар с пятью кольцами (пентозу). Создавая новые органические соединения углерода, фермент отвечает за придание растениям их силовых свойств.
Выяснение энзиматического механизма Adipose стало возможным благодаря междисциплинарному сотрудничеству в области исследований энизмологии и биокатализа, структурной биологии и молекулярного моделирования.
Новое понимание возможностей и использования ферментов
Необычная и очень сложная последовательность реакций биосинтеза апиоза позволяет энимологам по-новому взглянуть на молекулярную эволюцию высших растений и дает информацию о том, как определенные ферменты способны координировать многоступенчатые процессы, ведущие к конечному продукту. Нидецки: «Понимание биогенеза углевода апиоза в растениях дает нам основу для будущих промышленных применений, например, для производства ценных молекул сахара для возможных продуктов, например.грамм. тонкие химикаты или новые биофармацевтические препараты."