Новое исследование: функция белка OPR важна для эффективного фотосинтеза

Хлоропласты — специализированные органеллы в клетках зеленых водорослей и высших растений, где происходит фотосинтез. Этот процесс позволяет организмам использовать энергию солнечного света для биохимических реакций, включая производство углеводов. Хлоропласты произошли от свободноживущих одноклеточных организмов, поглощенных другими клетками миллионы лет назад. Они сохранили собственную геномную ДНК, хотя и сильно уменьшенную — сейчас она содержит лишь около 100 генов. Экспрессия генов в хлоропласте в основном контролируется белками со спиральными повторами (PPR и TPR), кодируемыми в ядре клетки.

"Недавно был открыт новый класс белков со спиральными повторами — Octotricopeptide Repeat Proteins (OPR)", — говорит Александра-Виола Боне из исследовательской группы профессора Йорга Никкельсена в Биоцентре LMU. Интересно, что в то время как зеленые водоросли имеют генетические "чертежи" для многих представителей этого нового семейства белков, большинство наземных растений производят только один. "Поэтому нам было так интересно выяснить, что же этот белок делает в наземных растениях", — говорит Боне. Для исследования был выбран белок OPR под названием RAP из модельного растения Arabidopsis thaliana.

Важный промотор синтеза белка

Исследователи изучили генетически модифицированные растения, неспособные синтезировать RAP. Результаты показали, что белок RAP играет важную роль в трансляции генетической информации из ДНК хлоропласта в специфические белки. Оказалось, что RAP участвует в созревании так называемой 16S рРНК, которая является основным компонентом "белковых фабрик" (рибосом) в хлоропласте.

"Потеря RAP приводит к снижению уровня синтеза белка в хлоропластах, что, в свою очередь, уменьшает эффективность фотосинтеза", — говорит Никкельсен. "Кроме того, нам впервые удалось продемонстрировать, что процессинг рРНК происходит в нуклеоиде — комплексе ДНК-РНК-белок, находящемся в хлоропластах. Это ранее предполагалось, но до сих пор не было доказано".

Интересно, что данные других исследований указывают на связь белка RAP с устойчивостью растений к патогенам. В этом контексте более низкие уровни RAP, по-видимому, связаны с повышением устойчивости. "Таким образом, наши результаты также могут помочь получить новые представления о роли хлоропластов в защите растений от патогенов", — добавляет Боне.