Сладкий сигнал
Крахмал - это название вещества, с помощью которого растения накапливают свою энергию, и которое также широко используется людьми в качестве основного продукта питания и возобновляемого сырья. До сих пор оставалось загадкой, как растения регулируют накопление крахмала. Решающую роль здесь может сыграть необычный сахар.
Растения способны преобразовывать неорганический углекислый газ в органические сахара, такие как сахароза или глюкоза, с помощью процессов фотосинтеза. Они используются для роста и хранения, при этом крахмал производится в качестве основного продукта хранения в хлоропластах растительных клеток. При избытке сахарозы растение производит особенно большое количество крахмала. Но по каким сигнальным путям это происходит, до сих пор оставалось загадкой для ученых.
Необычный сахар, вырабатываемый рядом организмов, называется трегалозой. Найденный в грибах, бактериях и насекомых, он фармакологически активен и используется для хранения тканей человека для различных медицинских процедур. Поскольку растения обычно содержат только небольшие следы этого вещества, долгое время оставалось загадкой, почему растения сохранили путь синтеза трегалозы в ходе эволюции.
Анна Кольбе из Института молекулярной физиологии растений им. Макса Планка в Гольме под Потсдамом теперь смогла разгадать тайну: вместе со своими коллегами она обнаружила, что растения содержат предшественник трегалозы - трегалозо-6-фосфат. - по-видимому, в небольших количествах. Концентрации, необходимые для стимуляции накопления крахмала в избытке сахарозы. Потому что, когда исследователи увеличили концентрацию сахара в хлоропластах кресс-салата арабидопсиса, активировался ключевой фермент синтеза крахмала, АДФ-глюкоза-пирофосфорилаза. Напротив, генетически модифицированные растения, которые почти не могли производить трегалозо-6-фосфат, демонстрировали значительно сниженное содержание крахмала даже при высоких концентрациях сахарозы.
«Результаты не только предоставляют информацию о регуляции накопления крахмала в хлоропластах, - объясняет руководитель рабочей группы Питер Гайгенбергер, - но также имеют большое значение для развития». Это связано с тем, что хлоропласты растений произошли от фотосинтезирующих бактерий, которые были поглощены и интегрированы в клетки в ходе эволюции. Клеточные органеллы должны были установить сигнальные механизмы, чтобы приспособить свои метаболические процессы к потребностям окружающих их клеток. Предшественник очень старого пути трегалозы оказался полезной сигнальной молекулой. © Общество Макса Планка
Общество Макса Планка (MPG) является учреждением фундаментальных исследований, финансируемым в основном федеральным правительством и правительствами штатов. Он управляет примерно восемьюдесятью институтами Макса Планка.