Фермент-совместитель работает в две смены круглосуточно

Исследователи из Мичиганского университета обнаружили, что растительный фермент АТФ-синтаза работает как днем, так и ночью.

Открытие, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что растения эволюционировали новую функцию для этого фермента, изменив лишь один из его белковых строительных блоков.

Обычно АТФ-синтаза работает «в дневную смену», играя ключевую роль в запасании энергии, созданной в ходе фотосинтеза в хлоропласте. Ночью большинство этих ферментов отключается, чтобы предотвратить утечку энергии.

Измененная белковая субъединица позволяет этому ферменту выполнять другую работу после захода солнца, когда фотосинтез прекращается, — объяснил Дэвид Крамер, профессор фотосинтеза и биоэнергетики.

Исследователи сосредоточились на строительном блоке под названием гамма — компоненте АТФ-синтазы. Существует две его формы: гамма-1 и гамма-2.

• При удалении гамма-1 фотосинтез полностью останавливался.
• При удалении гамма-2 растение не могло формировать нормальные корневые волоски (часть корня, поглощающую питательные вещества).
• Растения, сконструированные для производства большого количества гамма-2, формировали очень длинные корневые волоски.

Таким образом, это, казалось бы, небольшое изменение не только позволяет ферменту работать в дополнительную смену, но и выполнять совершенно другую работу: от запасания энергии днем до транспорта энергии в корнях ночью.

Этот фермент также функционирует как регулятор фотосинтеза, контролируя, сколько энергии потребляют растения. Слишком много света вызывает повреждения, а слишком мало приводит к нехватке энергии, что не позволяет растениям реализовать свой полный потенциал роста.

Следующий этап исследований будет посвящен изучению регуляции влияния фермента на повышение эффективности фотосинтеза, что потенциально может привести к созданию более продуктивных растений и водорослей.

В исследовательскую группу также вошли ученые из Университета штата Вашингтон, Университета Людвига-Максимилиана (Германия), Университета Альберта-Людвига (Германия) и Национального центра научных исследований (Франция).