Один из белков растительной клетки управляет фотосинтезом, перестраивая мембраны её фотосинтетических станций.
С помощью фотосинтеза растения превращают углекислый газ в глюкозу, при этом как побочный продукт образуется кислород. Энергию даёт свет: сложная система белков ловит кванты света и передаёт их друг другу; пока свет течёт по цепочке белков, он высвобождает энергию, за счёт которой идут биохимические реакции синтеза углеводов.
При этом растения используют энергию света не очень эффективно, всего лишь на считанные проценты. И биотехнологи сейчас ищут разные способы, чтобы повысить эффективность фотосинтеза. Почти все поиски тут сосредоточены на белках, которые непосредственно занимаются фотосинтезом. Сотрудники Копенгагенского университета полагают, что есть и другие способы — например, мы совершенно напрасно пренебрегаем белком CURT1, от которого зависит формирование хлоропластов.
Хлоропластами называют специальные сложноустроенные мембранные органеллы растительных и водорослевых клеток. Их наружные и внутренние мембраны служат опорой для фотоулавливающих белков, а в пространстве между мембранами идёт та самая сборка углеводов их неорганических молекул. Очевидно, что эффективность фотосинтеза зависит от того, как устроены мембранная инфраструктура, мембранные платформы и опоры хлоропластов. Про белок CURT1 давно было известно, что он помогает формироваться хлоропластам, но считалось, что более или менее значительную роль он играет только в развивающихся листьях. Однако, как говорится в недавней статье в PNAS, растения синтезируют большие количества CURT1 на протяжении всей жизни, и из зрелых листьев он никуда не исчезает.
CURT1 продолжает регулировать форму хлоропластов, кривизну их мембран в зависимости от изменений в освещении. Если света становится мало, хлоропластные мембраны меняются так, чтобы фотосинтез шёл с прежней эффективностью, несмотря на малое количество света. Если света слишком много, так что он может повредить растению, мембраны снова перестраиваются с помощью того же CURT1, чтобы сбросить избыток световой энергии. И если CURT1 в клетках оказывается слишком много или слишком мало, растение просто плохо растёт и у него повышается риск преждевременно погибнуть.
Зная о том, насколько на самом деле важен CURT1 для фотосинтеза, можно использовать его как инструмент, позволяющий создавать более урожайные сорта сельскохозяйственных культур.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение