Определено место синтеза глюкана в клеточных стенках злаков

Чтобы лучше понять глюкозу — сахаристую основу для биотоплива, учёные исследуют, где в злаках (важном потенциальном сырье для биомассы) находится полимер глюкозы — смешанно-связанный глюкан (MLG). Исследователи показали, что MLG в основном присутствует в аппарате Гольджи (уплощённых, сложенных стопкой мешочках рядом с ядром клетки). Эти результаты дают новое понимание и новые цели для максимизации производства MLG.

Повышение содержания легкоусвояемых шестиуглеродных сахаров может увеличить выход топлива из биоэнергетических культур. Это исследование углубляет понимание синтеза полимеров глюкозы, включая место их синтеза в клетках и накопления в растениях. Результаты могут помочь в разработке методов увеличения уровня MLG в растениях.

Смешанно-связанный глюкан (MLG) — это (1,3;1,4)-β-связанный полимер глюкозы, важный для структурной целостности растения и являющийся источником глюкозы для биотоплива и биопродуктов. MLG присутствует преимущественно в клеточной стенке злаков. Его синтезируют ферменты, подобные целлюлозосинтазе, причём CSLF6 является наиболее изученной MLG-синтазой. Хотя роль этого фермента установлена, место синтеза MLG в клетке оставалось предметом дискуссий.

С помощью иммунолокализационного анализа с использованием специфичных к MLG антител в Brachypodium и ячмене учёные идентифицировали MLG в аппарате Гольджи, в постгольджиевых структурах и в клеточной стенке. Анализ функционального флуоресцентного белкового слияния CSLF6, стабильно экспрессируемого в Brachypodium, показал, что фермент локализован именно в аппарате Гольджи. Кроме того, команда продемонстрировала, что сверхпродукция MLG вызывает дефекты развития и роста у Brachypodium и ячменя.

Вместе эти результаты указывают, что производство MLG происходит в аппарате Гольджи, подобно другим матричным полисахаридам клеточной стенки, и поддерживают модель о том, что накопление MLG в клеточной стенке находится под строгим контролем во время развития и роста. Последующие исследования на основе этой работы позволят разработать стратегии увеличения уровня MLG в биоэнергетических культурах.