Открытие фермента GT92 может привести к созданию генетически улучшенных культур для биотоплива

Пектин, известный своими желирующими свойствами, является основным компонентом клеточных стенок растений и срединной пластинки, которая склеивает соседние клетки. Он придает растениям прочность, эластичность и защищает от среды. Пектин состоит из нескольких соединений, включая те, что содержат β-1,4-галактан (цепь из шестиуглеродных сахаров). Эти соединения особенно интересны для биоэнергетики, так как шестиуглеродные сахара легко ферментируются микроорганизмами в этанол (биотопливо).

В новом исследовании, опубликованном в The Plant Cell, идентифицирован новый фермент, участвующий в синтезе β-1,4-галактана. Из примерно 70 ферментов, предположительно вовлеченных в синтез пектина, достоверно идентифицированы лишь три. Это знание можно использовать для увеличения выработки пектинов с желаемыми свойствами.

Международная группа ученых из Объединенного института биоэнергетики (JBEI), Калифорнийского университета в Беркли и Технического университета Дании искала ферменты, катализирующие производство β-1,4-галактана. В результате скрининга была обнаружена семья белков GT92, присутствующая у некоторых животных и всех секвенированных на сегодня растений.

Эксперименты на модельном растении Arabidopsis показали:

• Мутации в трех генах, кодирующих белки GT92, приводят к снижению уровня β-1,4-галактана.
• Повышенная экспрессия одного из этих белков увеличивает уровень β-1,4-галактана на 50%.

При этом растения с повышенным содержанием этого шестиуглеродного сахара были здоровы, что важно, так как модификация клеточной стенки часто негативно сказывается на росте. Биохимические тесты подтвердили, что белки GT92 являются ключевыми ферментами для синтеза β-1,4-галактана.

По словам ведущего ученого Хенрика Шеллера, это открытие дает возможность целенаправленно увеличивать содержание β-1,4-галактана в биомассе, что может значительно повысить эффективность производства биотоплива. Следующим шагом станет тестирование метода на таких энергетических культурах, как просо прутьевидное или тополь.