Хлоропласты с повреждениями удаляются в процессе аутофагии

Исследователи из Университета Тохоку обнаружили ранее неизвестный тип аутофагии — процесса «самопоедания» клеток. Этот процесс, названный хлорофагией, удаляет из листьев растений повреждённые хлоропласты. Открытие может привести к новым методам контроля старения растений.

Хлоропласты отвечают за усвоение CO₂ в ходе реакций фотосинтеза, требующих солнечной энергии. При ярком свете они не могут использовать всю полученную энергию и накапливают фотоповреждения. Удаление повреждённых компонентов — важный процесс для выживания растений в природе, но механизм удаления разрушенных хлоропластов оставался неясным.

Доктор Масанори Идзуми предположил, что обновление повреждённых хлоропластов может осуществляться с помощью аутофагии. Этот процесс важен и для сельского хозяйства: при созревании таких культур, как рис или пшеница, хлоропласты разрушаются, а высвобождаемые питательные вещества используются для формирования зерна.

Ключевые результаты исследования:

• При воздействии на растение Arabidopsis thaliana стрессового света (UVB, сильного видимого или естественного солнечного) хлоропласты перемещаются в вакуоль — компартмент для переваривания в растительных клетках.
• У мутантных растений, лишённых аппарата аутофагии, этого не происходило, и в их клетках накапливались хлоропласты с аномальной формой.
• Листья мутантов после UVB-повреждения погибали легче, чем листья дикого типа. В них также стимулировалось образование активной формы кислорода — перекиси водорода (H₂O₂).

Вывод: Хлорофагия удаляет разрушенные хлоропласты в условиях светового стресса, подавляя выработку токсичных соединений и способствуя выживанию растения.

Это открытие ставит новые вопросы о механизмах регуляции хлорофагии, в том числе о том, как повреждённые хлоропласты распознаются и направляются в вакуоль. Идентификация генов, специфически регулирующих этот процесс, может помочь в разработке подходов к управлению обновлением хлоропластов при старении сельскохозяйственных культур.