Исследователи из Университета Тохоку идентифицировали ранее неизвестный тип аутофагии, во время которого аутофагический процесс, называемый хлорофагией, удаляет коллапс хлоропластов в листьях растений. Полученные результаты могут привести к новым методам контроля старения растений.
Хлоропласты ответственны за ассимиляцию CO2 в качестве реакций фотосинтеза, требующих солнечной энергии. Поскольку хлоропласты не могут использовать всю энергию, полученную от сильного солнечного света в солнечный день, они накапливают фотоповреждения. Удаление поврежденных соединений известно как важный процесс выживания растений в природе. Но как удаляются разрушенные хлоропласты, еще предстоит объяснить.
Аутофагия - это процесс «самопоедания» нежелательных элементов в клетках эукариот, таких как дрожжи, люди и растения. Доктор Масанори Идзуми из Пограничного научно-исследовательского института междисциплинарных наук Университета Тохоку подозревает, что обмен поврежденных хлоропластов может происходить в результате любого процесса аутофагии.
"Оборот хлоропластов также важен для выращивания сельскохозяйственных культур." - говорит Изуми. «Поскольку такие культуры, как рис или пшеница, перед сбором урожая превращаются из зеленого в золотой, хлоропласты потребляются, затем питательные вещества высвобождаются и перерабатываются для производства зерна в результате старения. Мы хотим понять основной общий механизм, участвующий в разрушении хлоропластов."
Согласно исследованию, когда растение кресс-салат, известное как Arabidopsis thaliana, подвергается световому стрессу от сильного видимого ультрафиолетового излучения B (UVB) или естественного солнечного света, хлоропласты мобилизуются в вакуоли - замкнутое пространство, где происходит пищеварение. в растительных клетках. Это явление не наблюдалось у мутантных растений, лишенных механизма аутофагии, в которых накапливались поврежденные хлоропласты, имеющие аномальную форму.
Команда также обнаружила, что мутантные листья легче погибают после воздействия УФ-В по сравнению с естественными дикими листьями. «У мутантов производство активных форм кислорода, перекиси водорода, стимулировалось после повреждения УФ-В. Хлорофагия, вероятно, важна для подавления производства токсичных соединений и обеспечения выживания в условиях светового стресса», - объясняет Изуми.
Исследователи пришли к выводу, что процесс хлорофагии служит для удаления разрушенных хлоропластов в условиях легкого стресса. Это открытие открывает новые биологические вопросы, связанные с механизмом регуляции хлорофагии, включая то, как поврежденные хлоропласты распознаются и мобилизуются в вакуоли. Команда считает, что идентификация генов, специфически регулирующих хлорофагию, может помочь создать новые подходы к манипулированию оборотом хлоропластов во время старения урожая.