Метаболоны, почти мифические кластеры ферментов, обнаружены впервые. С помощью флуоресцентных меток и микроскопии - технологии молекулярного кино - ученые подтвердили их существование, открыв таким образом секретный целебный набор растений.
Открытие было провозглашено «вехой», а журнал Science назвал его «переломным моментом в исследованиях метаболизма». В статье, опубликованной в недавнем выпуске журнала Science, показано, как растения совместно активируют сложные механизмы, чтобы так эффективно реагировать на вызовы окружающей среды.
«Похвала исходит из того факта, что ученые искали метаболоны в течение 40 лет», - сказал Бьорн Хамбергер, биолог-синтетик из Мичиганского государственного университета и соавтор статьи. «Выявление механизмов производства растений - это ключ к использованию целебной силы растений».
В течение последних четырех десятилетий ученые считали, что метаболоны должны существовать, потому что они не могли объяснить, как ферменты работают вместе, чтобы защищать растения от атак с такой высокой эффективностью без Х-фактора метаболонов. Их способность собираться вместе, когда звучит сигнал тревоги об атаке, в сочетании с их фантомной способностью рассеиваться после того, как их работа сделана, делала невозможным определение и анализ метаболонов..
«Постоянная способность метаболонов собирать и разбирать делает их чрезвычайно сложными для изучения», - сказал Хамбергер, который был частью группы бывших коллег из Копенгагенского университета, руководивших исследованием.
Но теперь, используя флуоресцентные белки слияния, команда смогла осветить механизмы и заснять их в живых клетках с помощью микроскопии. Молекулярные фильмы сосредоточены на эндоплазматическом ретикулуме, или ЭПР, клеточном тракте канальцевых мембран и мешочков, и фиксируют быстрые движения метаболонов вдоль ЭПР.
«С нашей призрачной зеленой сеткой мы можем документировать не только движение ферментов вдоль ER, но также показать, что весь поток является динамическим», - сказал Хамбергер..
"Теперь у нас есть чертежи для захвата этих структур, их биосинтеза и построения таких же путей в других организмах."
Поиск чертежей открывает новую захватывающую дверь для лаборатории Хамбергера в МГУ. Например, растение бога грома, используемое в традиционной китайской медицине, содержит триптолид, который, как было показано, эффективно лечит рак и артрит у животных.
Хамбергер надеется составить карту метаболического пути триптолида, биоинженерно преобразовать его в мох и производить триптолид в больших количествах. Преодоление этого препятствия позволит Hamberger производить достаточное количество триптолида для клинических испытаний.
Это всего лишь одно направление, в котором может пойти это исследование. Триптолиды относятся к семейству терпеноидов. Терпеноиды используются в других сильнодействующих лекарственных средствах, приправах к пище и разработке ароматов. Универсальность терпеноида и множество продуктов, которые он может создать, служат своего рода плакатом в области синтетической биологии.
«Одна из целей нашей области - превратить мир из общества, основанного на нефти, в общество, основанное на биологической основе», - сказал Хамбергер. «Чтобы продвинуть эту область вперед, потребуются настоящие междисциплинарные усилия, и я надеюсь, что МГУ станет горячей точкой, где будут сосредоточены эти исследования».