Открытие о белке CP12 может привести к прорыву в фотосинтезе
Фотосинтез — один из самых сложных и важных процессов, запускающих пищевую цепь на Земле. Учёные продолжают изучать функции белков, которые можно модифицировать для повышения урожайности, как недавно доказали в журнале Science. Теперь исследователи раскрыли секреты другого белка — CP12, полное понимание которого может дать дополнительный путь к увеличению урожайности в будущем.
Существует три формы белка CP12, которые регулируют ферменты GAPDH и PRK. Если ферменты — это рабочие лошади, то CP12 — жокей, держащий поводья. CP12 приказывает им работать, когда есть свет, и сдерживает их в темноте.
«CP12 — важный компонент, потому что он помогает растениям реагировать на изменение уровня освещённости, например, когда растение затенено листом или облаком», — сказала первый автор Патрисия Лопес, постдок в проекте RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency). «CP12 останавливает активность ферментов за секунды, но без него на это уйдёт несколько минут, что будет стоить растению драгоценной энергии».
В статье, опубликованной в Journal of Experimental Botany, Лопес и соавторы обнаружили, что не все формы CP12 одинаковы. Оказалось, что CP12-3 не участвует в этом процессе, тогда как CP12-1 и CP12-2 управляют им и могут подменять друг друга. Если удалить все три формы, растение не сможет эффективно фотосинтезировать, что приведёт к резкому уменьшению размеров растения и меньшему количеству более мелких семян.
Более того, без CP12, который «держит поводья», исчезает и фермент PRK. «PRK — жизненно важная рабочая лошадка, которая поставляет сырьё для фермента Rubisco, чтобы превратить его в углеводы — сахара, которые растение использует для роста и повышения урожайности», — пояснила ведущий автор Кристин Рейнс, профессор молекулярной физиологии растений в Университете Эссекса.
Сельское хозяйство приближается к пределам тех признаков урожайности, которые обеспечили её резкий рост в прошлом веке, отметил заместитель директора RIPE Дон Орт. «Улучшение фотосинтеза обещает стать следующим рубежом для резкого повышения урожайности сельскохозяйственных культур, и впервые у нас есть как молекулярное понимание фотосинтеза, так и мощные технологические инструменты, чтобы сделать инженерию фотосинтеза реалистичной и достижимой целью».