Белки RE1 — ключевые переносчики аминокислот в растениях

Растения синтезируют все аминокислоты, необходимые человеку, в специализированных органеллах — пластидах. Учёные из Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне расшифровали механизм распределения этих аминокислот внутри растения.

В статье, опубликованной в журнале Nature Plants, описаны механизм и класс транспортных белков, отвечающих за этот процесс. Открытие может помочь в выведении сельскохозяйственных культур с повышенным содержанием незаменимых аминокислот.

Белки состоят из аминокислот. Девять из них, включая лизин и аргинин, растения производят только в пластидах (к которым относятся и хлоропласты, осуществляющие фотосинтез). До сих пор было неизвестно, как аминокислоты транспортируются из пластид в другие части растения.

Исследовательская группа под руководством профессора Андреаса П. М. Вебера установила, что функцию переноса аминокислот через мембраны хлоропластов выполняет класс транспортных белков RETICULATA1 (RE1).

Профессор Вебер: «Молекулярная функция RE1 оставалась загадкой десятилетиями. Теперь мы показали, что RE1 — это специализированный переносчик для основных аминокислот, таких как аргинин, цитруллин, орнитин и лизин».

Растения с отсутствующим RE1 не только имеют характерную «сетчатую» форму листьев, но и содержат мало основных аминокислот в листьях и хлоропластах. Ведущий автор работы доктор Франциска Кунерт: «Это указывает на нарушение распределения аминокислот. Полная потеря RE1 и его ближайшего родственника RER1 даже летальна для растения».

Исследователи также продемонстрировали, что потеря RE1 снижает биосинтез основных аминокислот и нарушает баланс их пулов между пластидами и цитозолем.

Кунерт: «RE1 и родственные белки встречаются только у организмов, содержащих пластиды. Поскольку все растения и фотосинтезирующие водоросли обладают RE-белками, они должны быть эволюционно древними и возникли в эпоху, когда пластиды формировались путём эндосимбиоза».

Вебер подводит итог: «Наши результаты дают ключевое понимание связи между транспортом аминокислот в пластидах, развитием листьев и распределением питательных веществ. Это открывает новые перспективы для селекции растений».