Учёные нашли ключ к массовому производству полезных растительных соединений

Учёные из Университета Пердью обнаружили в растениях «выключатель», который прекращает производство терпеноидов. Эти соединения играют важную роль в физиологии растений, а человек использует их в парфюмерии, ароматизаторах, биотопливе и фармацевтике.

Терпеноиды можно использовать для создания пищевых добавок, натуральных инсектицидов и лекарств от малярии и рака. Например, химиотерапевтический препарат Таксол, применяемый для лечения рака молочной железы, яичников, лёгких, мочевого пузыря и простаты, получают из терпеноидов. Однако растения часто производят их в таких малых количествах, что извлечение для практического использования непрактично.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Plants под руководством Натальи Дударевой, объясняет, как растения контролируют метаболические пути, регулируя пул монофосфатов, используемых для производства терпеноидов.

Ранее учёные определили, как растения «включают» производство терпеноидов. Понимание обоих переключателей — «включения» и «выключения» — критически важно для повышения выхода терпеноидов. Также было обнаружено скрытое ограничение потока в метаболическом пути терпеноидов растений.

Как работает регуляция

• «Включение»: Изопентенилфосфаткиназы (IPK) превращают пулы монофосфатов в дифосфаты, которые затем могут быть преобразованы в терпены.
• «Выключение»: Два фермента Nudix ответственны за дефосфорилирование — удаление фосфатной группы, что превращает активные дифосфаты обратно в инертный пул монофосфатов.

«Мы показали, что IPK и Nudix работают вместе, регулируя образование конечных продуктов», — пояснила соавтор работы Лаура Генри. «Некоторые из этих продуктов могут быть токсичны для растений в больших количествах. Так растения регулируют свой выход».

Значение открытия

Это фундаментальное знание открывает новые цели для инженерии метаболических путей терпеноидов. Лаборатория Дударевой уже работает над методами такой инженерии для увеличения производства терпеноидов.

«Возможно, мы сможем ввести в растения гены, чтобы создавать нужные нам соединения или значительно увеличить их производство», — отметила Наталья Дударева. Это приведёт к более быстрым и эффективным способам получения достаточного количества этих ценных продуктов.