Синтез липидов в растениях требует кооперации двух органелл
Исследователи RIKEN обнаружили, что два фермента, необходимых растениям для производства масел, находятся в разных органеллах. Это открытие поможет в работе по изменению метаболизма растений для увеличения выработки масел, которые могут использоваться, среди прочего, в качестве биотоплива.
Мембранные липиды не только формируют строительные блоки клеточных мембран растений, но и являются предшественниками масел, запасаемых в семенах. Поэтому они привлекают внимание исследований, направленных на модификацию метаболизма растений для повышения производства промышленно полезных масел.
«Масло — это основной запасной липид семян, важный не только для роста растений, но и как сырьё для различных промышленных продуктов, включая биодизель», — поясняет Юки Накамура из RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS). «Поскольку масла производятся из сахаров, которые растения синтезируют из атмосферного CO2 в процессе фотосинтеза, исследования липидов могут внести вклад в биопроизводство, что поможет реализовать низкоуглеродное общество».
Масла образуются в эндоплазматическом ретикулуме — крупной структуре в клетках растений, выполняющей множество функций. Ключевой этап синтеза липидов катализируется ферментом фосфатидатфосфатазой. У него есть около дюжины различных форм с немного различающимися последовательностями аминокислот, но не было известно, какие из этих форм необходимы для синтеза липидов.
Теперь Накамура и Ван Нгуен (также из CSRS) показали, что для производства липидов у резуховидки Таля требуются две формы фосфатидатфосфатазы — LPPα2 и LPPα1. Исследование опубликовано в The Plant Cell.
Когда учёные «выключили» гены, кодирующие LPPα2 и LPPα1, полученные растения не выжили.
Неожиданным оказалось то, что эти формы находятся в разных органеллах: LPPα2 — в эндоплазматическом ретикулуме, а LPPα1 — в расположенных поблизости хлоропластах, где происходит фотосинтез. «Логично, что один фермент находится в эндоплазматическом ретикулуме, потому что именно там идёт процесс, но мы пока не знаем, почему второй фермент находится в хлоропласте», — комментирует Накамура.
Это открытие подразумевает, что две органеллы должны взаимодействовать для производства липидов — вопрос, который Накамура стремится изучить в будущем.
Открытие особенно приятно для Накамуры, так как оно даёт ответ на вопрос, возникший у него около 15 лет назад во время защиты докторской диссертации. «Я очень рад этому открытию, потому что оно разрешает вопрос, который долгое время меня беспокоил», — говорит он.