Как молекулярный сигнал помогает растительным клеткам решать, когда производить масло
Исследование в Национальной лаборатории Брукхейвен Министерства энергетики США выявило новые детали того, как сигнальная молекула сахара помогает регулировать производство масла в растительных клетках. Работа, описанная в журнале The Plant Cell, может указать новые пути для создания растений, производящих значительное количество масла для использования в качестве биотоплива или в производстве других продуктов на основе масел.
Исследование основано на предыдущей работе, которая установила связь между белковым комплексом, чувствительным к уровню сахара (субъединица KIN10), и белком-«включателем» синтеза масла (WRINKLED1). Новое исследование даёт более детальное понимание этой связи, определяя, какие именно молекулы регулируют баланс и как.
«Если бы вы были клеткой, вы бы хотели знать, стоит ли вам производить новые соединения или расщеплять существующие», — сказал Джон Шэнклин. — «Синтез масла — энергозатратный процесс; вы хотите производить его, когда у вас много энергии, которая в клетках измеряется количеством доступного сахара».
Ранее было установлено, что при низком уровне сахара компонент KIN10 выключает производство масла, запуская деградацию белка WRINKLED1. Высокий уровень сахара каким-то образом предотвращал эту деградацию, но механизм был неизвестен.
В новой работе с помощью метода микроскопической термофореза, измеряющего силу молекулярных взаимодействий, было изучено прямое взаимодействие молекулы трегалозо-6-фосфата (T6P), уровень которой коррелирует с уровнем сахара, с компонентом KIN10.
«Мы определили, что сигнальная молекула сахара, T6P, связывается с KIN10 и мешает его взаимодействию с ранее неидентифицированным промежуточным звеном в этом процессе, известным как GRIK1, которое необходимо KIN10 для "маркировки" WRINKLED1 на уничтожение», — пояснил Шэнклин. — «Это объясняет, как сигнал влияет на цепь событий и приводит к увеличению производства масла».
Следующим шагом будет изучение взаимодействия T6P с белком-мишенью KIN10 на атомном уровне с использованием синхротронного излучения на National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) в Брукхейвене. Эти детали могут указать способы изменения последовательности белка KIN10 для имитации эффекта взаимодействия с T6P и модификации клеточной регуляторной цепи с целью повышения приоритета синтеза масла.