Новое понимание того, как растения производят целлюлозу
Исследователи из Манчестера и Данди выяснили новые детали об одном из самых распространённых биологических веществ на планете.
Профессор Саймон Тёрнер из Манчестерского университета и доктор Пирс Хемсли из Университета Данди и Института Джеймса Хаттона изучали целлюлозу.
Целлюлоза является основным структурным компонентом растений, по сути, обеспечивая им скелет. Это также один из наиболее широко используемых природных ресурсов, известный в форме древесины, хлопка и бумаги, но всё более важный как возобновляемое сырьё для промышленных применений.
Доктор Хемсли и профессор Тёрнер идентифицировали новый важный процесс в синтезе целлюлозы — S-ацилирование. S-ацилирование включает добавление жирных кислот к белкам для изменения их функции. Они обнаружили, что когда белки, создающие целлюлозу (известные как целлюлозосинтазный комплекс), не подвергались S-ацилированию, растения теряли способность производить целлюлозу. Это делает S-ацилирование чрезвычайно важной частью процесса синтеза целлюлозы.
Значение открытия
Доктор Хемсли отметил, что эта работа поможет понять, как работает целлюлозосинтазный комплекс, как растения формируют целлюлозу и укладывают её в структуры, придающие растению прочность. Растительные клеточные стенки эволюционировали, чтобы сопротивляться атакам микробов и насекомых, но это также означает, что целлюлозу трудно расщепить для высвобождения сахаров, необходимых для ферментации в биотопливо или использования в качестве промышленных прекурсоров. Это исследование позволит манипулировать синтезом целлюлозы, чтобы изменить её структуру и сделать более доступной для переработки, что, возможно, приведёт к более дешёвым, чистым и эффективным способам её расщепления.
Профессор Тёрнер подчеркнул, что манипулирование и понимание биосинтеза целлюлозы для получения возобновляемых источников энергии и промышленных продуктов при сохранении урожайности — важная цель исследований в науке о растениях. Это станет ещё более важным в будущем, поскольку для растущего населения планеты необходимо будет производить больше пищи и энергии с той же площади земли, одновременно сокращая выбросы CO2 и воздействие на окружающую среду. Их работа выявляет критический аспект синтеза целлюлозы, который необходимо учитывать в фундаментальных исследовательских стратегиях для решения некоторых из этих проблем продовольственной и энергетической безопасности.
Результаты этой работы опубликованы в журнале Science (8 июля 2016 г., том 353, выпуск 6294, стр. 166–169).