Как один папоротник накапливает токсичный мышьяк в своих листьях и не умирает

Ключевые белки удерживают тяжелый металл от разрушения на пути к тюремной камере

Китайский тормозной папоротник выглядит скромно. Но у Pteris vittata есть сверхспособность: он поглощает мышьяк, прячет токсичный металл в своих листьях и живет, чтобы рассказать об этом.

Нет других растений или животных, способных накапливать тяжелые металлы. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Current Biology от 20 мая, исследователи идентифицировали три гена, необходимых для того, чтобы папоротник накапливал мышьяк.

Папоротник переносит тяжелый металл, часто встречающийся в почве в виде арсената, от корней растения к его побегам. Там три гена производят белки, которые помогают задерживать арсенат, когда он проходит через клетки растения в клеточный компартмент, называемый вакуолью, где мышьяк изолируется, как обнаружила команда..

Один белок, GAPC1, прилипает к арсенату, возможно, предохраняя его от повреждений во время своего путешествия. Другой, OCT4, по-видимому, помогает арсенатировать кросс-мембраны, возможно, в структуру, где третий белок, GSTF1, превращает его в арсенит, форму, запасенную растением. По словам Джоди Бэнкс, ботаника из Университета Пердью в Уэст-Лафайетте, штат Индиана, и ее коллег, изменение генов привело к гибели растений при воздействии мышьяка.

Горячие точки

Папоротник Pteris vittata поглощает мышьяк и сохраняет его в своих листьях с помощью трех белков, называемых GSTF1, OCT4 и GAPC1. Ученые заставили троицу раскрыть свое клеточное расположение, заставив белки светиться зеленым, как видно на этих изображениях, сделанных под микроскопом.

Эти папоротники уже используются для извлечения мышьяка из почвы в некоторых загрязненных районах. «Это занимает много времени, но это действительно дешево» по сравнению с миллионами долларов, которые могут стоить, чтобы выкопать загрязненную грязь и очистить ее, говорит Бэнкс. В одном из предыдущих исследований папоротники поглотили около половины мышьяка из сильно загрязненной почвы за пять лет.

П. vittata - полутропическое растение, и не может расти круглый год везде. Но встраивание его генов в другие растения может позволить более устойчивым к холоду видам работать над удалением мышьяка, говорит Бэнкс.