Как работает «сердце» растения: открыт механизм сахарного насоса

Растениям, как и людям, необходимо перемещать сахар и другие питательные вещества по организму для роста. Однако, в отличие от людей, у них нет сердца для перекачки этих жизненно важных соединений. Вместо этого они используют удивительный молекулярный насосный механизм, который ученые изучают уже десятилетия с момента его открытия более 30 лет назад.

Команда исследователей под руководством доцента Бьёрна П. Педерсена из Департамента молекулярной биологии и генетики Орхусского университета совершила прорывное открытие, касающееся транспортера SUC — одного из важнейших компонентов этого насоса. Эта молекула действует как микроскопический грузовик для доставки сахара, активно загружая сахарозу (столовый сахар) в «вены» растения — флоэму.

До сих пор ученые не могли точно понять, как работает этот транспортер. Новое исследование раскрыло секреты того, как транспортер SUC распознает сахарозу и использует кислоту для питания своей «доставки». Результаты опубликованы в журнале Nature Plants.

«Это открытие является прорывом, поскольку оно наконец решает давнюю загадку: как растения способны поддерживать загрузку сахарозы в "вены" и создавать тургорное давление, которое генерирует поток всех питательных веществ во флоэме», — говорит Педерсен. «Это похоже на "сердце" растения, и оно критически важно для выживания и роста растения».

Работа команды также проливает новый свет на защиту растений от вредителей. Когда растение атаковано, вредители пытаются украсть сахар из флоэмы. Транспортер SUC необходим для защитных возможностей растения, и понимание его работы может помочь защитить растения от вредных насекомых в будущем.

Открытие — результат пяти лет исследований

Это исследование — результат более чем пяти лет работы талантливой команды ученых, включая ведущего автора Лауста Бавнхёя и Яна Дриллера, а также Лорену Зузич, Аманду Станге и профессора Биргит Шиётт с химического факультета. Это огромный шаг вперед в понимании того, как растения работают на молекулярном уровне.

«Я невероятно рад наконец опубликовать первую в истории структуру транспортера SUC, которая позволила нам визуализировать его функцию и вместе с нашими биохимическими данными осветить давно разыскиваемый молекулярный механизм транспорта сахарозы», — говорит Лауст Бавнхёй. — «Начать этот проект с нуля в 2018 году было долгим и сложным путешествием».