Как растёт ваш сад? Исследование выявило инициаторов роста растений

Ксилан — основной компонент древесины, зерна и кормов — обеспечивает прочный и гибкий молекулярный каркас. Однако при нарушении синтеза ксилана растения не растут нормально. Несмотря на эту ключевую роль, сложные молекулы (ферменты), ответственные за формирование ксилана, до сих пор не были чётко идентифицированы. Исследователи определили два ключевых фермента, синтезирующих ксилан, и биохимически подтвердили их функцию.

Эти открытия ускорят разработку возобновляемого сырья, углубляя понимание и способность манипулировать структурами клеточной стенки растений для их преобразования в сахара, топливо или ценные продукты, например, биоматериалы.

В этом исследовании учёные из Центра биоэнергетических наук Министерства энергетики США в Национальной лаборатории Ок-Ридж определили ключевые ферменты, ответственные за удлинение основной цепи ксилана. Мутации, нарушающие синтез этой цепи, приводят к растениям со спавшимися клетками ксилемы и плохим ростом. Фенотипический анализ мутантных признаков указал на возможную роль многих белков в биосинтезе ксилана.

Для дальнейшего изучения роли мутантных генов рекомбинантные меченые белки, кодируемые генами Arabidopsis thaliana IRX10-L и ESK1/TBL29, были экспрессированы in vitro и очищены.

Ферментативная активность этих белков была предположена на основе сходства их первичной аминокислотной последовательности с ферментами известной функции и проанализирована in vitro с помощью масс-спектрометрии и ЯМР. Эти прямые биохимические доказательства подтвердили, что белок A. thaliana IRX10-L является ксилансинтазой, а ESK1/TBL29 — архетипичной O-ацетилтрансферазой полисахаридов растений.

Таким образом, два ключевых фермента для двух критических процессов в синтезе ксилана (и вторичной клеточной стенки растений) теперь идентифицированы, очищены и подтверждены.