Разгадана тайна транспорта в зеленых растениях

Новое исследование биологов растений из UC Davis опровергает устоявшееся мнение и показывает, что белки семейства Hsp70 действительно выступают в роли шаперонов, сопровождая другие белки через мембраны хлоропластов, как они это делают и для других клеточных структур.

Результаты опубликованы в январе в журнале The Plant Cell.

Роль хлоропластов и Hsp70

Одна из важнейших задач живой клетки — перемещение веществ через мембраны, как внутрь и наружу клетки, так и между различными внутренними компартментами. Хлоропласты — это структуры внутри клеток зеленых растений, осуществляющие фотосинтез. Считается, что они, подобно митохондриям, произошли от свободноживущего организма.

Известно, что Hsp70 действуют как «шапероны», сопровождающие белки через мембраны внутри клеток, включая митохондрии. Однако для хлоропластов эта роль, по-видимому, отводилась другому белку — Hsp93, а Hsp70 не проявлял аналогичной активности.

Эксперимент на мхе

Исследователь Лан-Синь Ши и профессор Стивен Тег использовали мох Physcomitrella patens для изучения белков Hsp70 в хлоропластах. Уникальность этого растения в том, что оно репаратирует ДНК таким образом, что позволяет целенаправленно «выключать» (нокаутировать) конкретные гены, как в лабораторных мышах.

Ученые обнаружили в мхе четыре гена, кодирующих хлоропластные Hsp70. Нокаут одного из них, Hsp70-2, приводил к гибели растения. Более того, снижение уровня белка Hsp70-2 в результате уменьшало импорт белков в изолированные хлоропласты.

Эволюционная консервативность

Результаты демонстрируют, что принципы работы транспортных систем хлоропластов, митохондрий и других клеточных органелл сохранялись в ходе эволюции.

«Я всегда задавался вопросом, почему в хлоропластах все было иначе, — сказал Тег. — Это открывает возможность того, что механизм работает одинаково во всех этих случаях».