Второй путь синтеза фенилаланина в растениях может улучшить питание и производство биотоплива

Учёные из Университета Пердью подтвердили существование второго, ранее скрытого, пути, которым растения могут синтезировать незаменимую аминокислоту фенилаланин. Это открытие — первый шаг к повышению питательной ценности растений и улучшению потенциала производства биотоплива.

Фенилаланин необходим для построения белков и является предшественником более 8000 других соединений, включая лигнин. Лигнин придаёт растениям жёсткость, но мешает производству целлюлозного этанола.

Ранее считалось, что растения могут использовать два пути для создания фенилаланина. Профессор Наталия Дударева и её коллега Хироши Маэда подтвердили, что, хотя растения преимущественно используют один путь (арогенатный), у них есть в запасе второй (через фенилпируват). Исследование опубликовано в журнале Plant Cell.

Потенциальные применения:

• Увеличение синтеза может повысить питательную ценность пищи, так как фенилаланин — одна из немногих незаменимых аминокислот, которую люди и животные не могут синтезировать самостоятельно.
• Снижение синтеза может уменьшить содержание лигнина в растениях, улучшив перевариваемость целлюлозных материалов для производства этанола.

Ход открытия:

Учёные обнаружили ген, ответственный за производство фенилаланина. Подавление его экспрессии у петуний снизило содержание фенилаланина на 80%. Однако вместо ожидаемого накопления промежуточных соединений растение замедлило начальные этапы шикиматного пути благодаря некоему механизму обратной связи.

Когда исследователи искусственно "запустили" шикиматный путь, добавив шикимовую кислоту, растения, не имея возможности использовать обычный арогенатный путь, задействовали второй, теоретически возможный путь.

Выводы и дальнейшие планы:

Существование второго пути означает, что он может быть активен в определённых условиях. Понимание работы этих путей — первый шаг к управлению синтезом фенилаланина. Следующая задача — выяснить, как именно растение создаёт обратную связь для шикиматного пути. Нарушение этой связи может привести к обильному производству фенилаланина.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом (NSF).