Исследователи из университета Аделаиды в составе международной междисциплинарной группы ученых обнаружили новый биохимический механизм, лежащий в основе формирования, структурирования и реконструкции стенок растительных клеток, которые не только отвечают за межклеточный обмен, но и защищают растения от вторжения опасных микроорганизмов, сообщает портал Рhys.org.
В исследовании, опубликованном в The Plant Journal, подробно рассказывается об открытии ферментативной реакции с участием углеводов, присутствующих в стенках растительных клеток, которые необходимы для формирования их структуры. Это открытие помогает получить важные знания о том, как формируются, структурируются и реконструируются стенки растительных клеток, которые придают форму множеству различных типов клеток, необходимых для формирования тканей и органов растения, отвечают за межклеточные коммуникации, и они играют роль во взаимодействиях растения и микробов, включая защитные реакции против потенциальных возбудителей болезней.
Более ранние исследования химии и функции углеводов ксилоглюкана в растениях показали, что ферменты ксилоглюкана-ксилоглюкозилтрансферазы являются одним из ключевых ускорителей в повторном моделировании клеточных стенок. Но только благодаря развитию методологии, использованной в этом исследовании, рекомбинантной технологии, которая позволяет выделять белки в чистом состоянии, и доступности определенных углеводов, стало возможным наблюдать ферментативную реакцию, которая происходит между ксилоглюканом и пектиновыми углеводами.
Когда исследователи смогли внимательно изучить субстратную специфичность ксилоглюканов ксилоглюкозилтрансфераз ячменя, они обнаружили химическую реакцию, которая приводит к образованию гетерополисахарида (углевода, состоящего из химически различных компонентов). Также им удалось изучить эти реакции на молекулярном уровне, чтобы определить, как именно работают эти ферменты. «Это открытие позволяет нам понять, как может быть построена клеточная стенка. Как только вы поймете, как что-то сделано, вы можете по-другому взглянуть и на демонтаж строения», – сказал один из авторов научной.
На сегодняшний день группа исследователей охарактеризовала четыре из 36 ксилоглюканов-ксилоглюкозилтрансфераз в ячмене, так что предстоит еще много исследований, которые могут привести к очередным открытиям. Как только эта работа будет завершена в отношении ячменя, методологию можно будет применить для исследования клеточных стенок других культур, таких как пшеница и рис.
Полученные результаты могут иметь далеко идущие последствия для устойчивости таких отраслей промышленности, как растениеводство, таких как сельское хозяйство, садоводство, лесное хозяйство для производства биотоплива и переработка пищевых продуктов и материалов. Новые знания помогут провести биоинженерию схожих белков, участвующих в моделировании стенок растительных клеток, для создания более качественных продуктов питания, а также научиться разрушать стенки растительных клеток для получения биотоплива.
