Найден последний ген биосинтеза фенилаланина — открытие может улучшить питание и биотопливо
Учёные из Университета Пердью обнаружили последний неизвестный ген, ответственный за производство аминокислоты фенилаланина. Это открытие может привести к созданию методов контроля уровня этой аминокислоты для повышения питательной ценности растений и улучшения сырья для биотоплива.
Профессор Наталия Дударева и постдок Хироши Маэда установили, что этот ген — один из 10, ответственных за производство фенилаланина в растениях. Понимание процесса его синтеза даёт стратегию для увеличения или снижения производства.
Значение фенилаланина:
- Ключевой компонент для синтеза растительных белков, аромата цветов, антиоксидантов и лигнина.
- Лигнин — основной компонент клеточной стенки растений, который помогает им сохранять структуру, но является барьером при производстве целлюлозного этанола.
- Одна из немногих незаменимых аминокислот, которую люди и животные не могут синтезировать, поэтому должны получать из растений.
"В растительных тканях, где мы хотим снизить содержание лигнина, мы можем заблокировать эти пути... В случаях, когда нужно увеличить количество фенилаланина, мы тоже сможем это сделать", — пояснил Хироши Маэда.
Потенциальные применения:
- Снижение фенилаланина → уменьшение лигнина → улучшение перевариваемости целлюлозных материалов для производства этанола.
- Увеличение фенилаланина → повышение питательной ценности некоторых продуктов.
Как нашли ген:
Учёные применили ко-экспрессионный анализ. Они отслеживали активность девяти известных генов, вовлечённых в производство фенилаланина у растения-модели Arabidopsis, и искали другие гены, активирующиеся одновременно.
"У этого гена была почти идентичная картина экспрессии, что и у известных генов, связанных с фенилаланином", — отметил Маэда.
Аналогичный ген был идентифицирован и у петуний. Исследователи подтвердили, что его экспрессия совпадает с активностью других генов, участвующих в образовании фенилаланина и летучих ароматических соединений цветка.
Подтверждение открытия:
- В E. coli: Учёные сверхэкспрессировали белок, кодируемый новым геном, и обнаружили ожидаемую ферментативную активность.
- В петуниях: Снижение экспрессии этого гена в цветках привело к уменьшению производства фенилаланина.
"Мы предоставили как биохимические, так и генетические доказательства того, что ген действительно вовлечён в биосинтез фенилаланина. Это завершает путь", — заявила Наталия Дударева.
Дударева планирует использовать открытие, чтобы усилить аромат цветов для изучения взаимодействия насекомых с растениями.