Новый строительный блок в формировании клеточной стенки растений

Исследователи из Университета Аделаиды в составе международной междисциплинарной команды обнаружили новый фундаментальный биохимический механизм в жизни растений.

Исследование, опубликованное в The Plant Journal, описывает открытие ферментативной реакции с участием углеводов клеточной стенки растений, которые необходимы для её структуры.

Руководитель проекта, профессор Мария Хрмова, заявила, что открытие вносит важный вклад в понимание того, как формируются, структурируются и ремоделируются клеточные стенки растений.

Ранее исследования химии и функции ксилоглюкановых углеводов в растениях показали, что ферменты ксилоглюкан ксилоглюкозилтрансферазы являются одними из ключевых катализаторов ремоделирования клеточных стенок.

Только благодаря разработке методологии, использованной в этом исследовании — рекомбинантной технологии (позволяющей выделять белки в чистом состоянии) — и наличию определённых углеводов стало возможным наблюдать ферментативную реакцию между ксилоглюканом и пектиновыми углеводами.

«Когда мы смогли внимательно изучить субстратную специфичность ячменных ксилоглюкан ксилоглюкозилтрансфераз, мы обнаружили химическую реакцию, которая приводит к образованию гетерополисахарида (углевода, состоящего из химически различных компонентов). Мы также смогли изучить эти реакции на молекулярном уровне, чтобы определить, как именно работают эти ферменты», — пояснила профессор Хрмова.

«Это новое строительное звено в нашем понимании того, как может быть построена клеточная стенка. Как только вы понимаете, как что-то сделано, вы можете сконструировать или деконструировать это различными способами», — отметила она.

Результаты могут иметь далеко идущие последствия для устойчивости растениеводческих отраслей, таких как сельское хозяйство, садоводство, лесное хозяйство для производства биотоплива, а также переработка пищи и материалов.

На сегодня команда охарактеризовала 4 из 36 ксилоглюкан ксилоглюкозилтрансфераз в ячмене, поэтому предстоит изучить ещё много, что может привести к дальнейшим открытиям. После завершения этой работы для ячменя методологию можно будет применить для изучения клеточных стенок других культур, таких как пшеница и рис.

Полученные знания могут позволить биоинженерию аналогичных белков, участвующих в ремоделировании клеточной стенки растений, для создания продуктов питания более высокого качества и для изучения того, как деконструировать клеточные стенки растений для получения биотоплива.