EAST LANSING, Mich. - Если хлоропласты - это электростанции, в которых фотосинтез творит чудеса, то ученые из Мичиганского государственного университета открыли дверь в одно из машинных отделений.
Учёные МГУ выделили ген, ответственный за создание многочисленной, но загадочной части растительного покрова. Открытие, о котором сообщалось в выпуске журнала Science за эту неделю, открывает двери для более полного понимания преобразования энергии в растениях.
Ген, выделенный Кристофом Беннингом, доцентом биохимии и постдокторантом Питером Дёрманном, контролирует биосинтез галактолипидов в растениях - вещества, которым в изобилии обладают все растения.
«Эти липиды являются самыми распространенными на Земле», - сказал Беннинг. «Все зеленое, что мы едим каждый день, наполнено ими. Мы едим их много».
Липиды - это материал, который окружает хлоропласт растения. Они образуют сложную матрицу, в которой растение посредством фотосинтеза преобразует солнечный свет и воду в энергию и кислород. Но в то время как липиды составляют значительную часть энергетического процесса, именно более яркие части хлоропластов - зеленый хлорофилл и белки - привлекли наибольшее внимание ученых.
Это, по словам Беннинга, во многом связано с тем, что эти липиды было трудно изучать. В то время как липидов много, белка, который производит липиды, меньше. Он сопротивлялся воспроизведению в лаборатории в течение многих лет.
Беннинг и Дерманн начали с мутантной разновидности арабидопсиса - сорняка, небольшого растения семейства горчичных, используемого во всем мире в качестве модельного организма для фундаментальных и прикладных исследований в области биологии растений. Этот мутант не может производить галактолипид, который они изучали. Результат: Растение было маленьким и бледным из-за отсутствия фотосинтеза.
Они начали кропотливый процесс выделения и картирования генетической последовательности гена, производящего белок. Почему им удалось создать достаточное количество генетического материала для работы: они вставили ген в бактерии кишечной палочки, что позволило гену производить белок и реконструировать путь биосинтеза липидов вне растительного мира.
«Белка мало, поэтому вы просто не можете изучить его в растении», - сказал Беннинг. «Но галактолипиды определенно являются частью механизма фотосинтеза - вы можете убедиться в этом, взглянув на мутанта, который не может производить липиды.
"Их игнорировали, потому что их трудно атаковать комплексно, но мы достаточно открыли дверь, чтобы заняться проблемой и выяснить, насколько они важны на самом деле."
Министерство энергетики США финансировало исследование.
По словам Беннинга, одним из возможных преимуществ изучения роли гена является разработка гербицидов, которые будут использовать способность растений к фотосинтезу.
Научная статья была опубликована вслед за очередной статьей на прошлой неделе, написанной исследователями Лаборатории исследований растений МГУ. Заслуженный профессор университета Кеннет Кигстра, директор лаборатории растений, его партнер Робин Перрин и заслуженный профессор университета Наташа Райхель, которые объявили в выпуске журнала Science от 18 июня, что они клонировали один из генов, который создает часть клеточной стенки растения.
Штат Мичиган является лидером Консорциума функциональной геномики арабидопсиса, финансируемого Национальным научным фондом сотрудничества между несколькими академическими учреждениями США, которые вместе работают над использованием и разработкой передовых технологий в области геномики арабидопсиса.