IJMS: Ученые определили функциональность транспортного белка виноградной лозы

Белок, опосредующий перенос ионов щелочных металлов, таких как калий, и галогенидов через мембраны растений, действует аналогично белку, обнаруженному у животных, обнаружили исследователи из Университета Аделаиды.

Этот белок представляет собой катион-хлоридный котранспортер (ССС), который присутствует во всех клеточных формах жизни. Некоторые ССС способны переносить два типа ионов — калий и хлористый галогенид, другие же могут переносить и третий — натрий.

Избирательность растительных ССС вызывает споры, и ранее считалось, что они являются натрий-калий-хлоридными симпортерами. Однако исследователи из Университета Аделаиды обнаружили, что целый ряд растений, таких как виноградная лоза, табак, рис, тыква, бочковая гвоздика и зеленые водоросли, имеют двухионные ССС, аналогичные тем, которые встречаются у животных.

Мы показали, что структурные характеристики участков связывания ионов в ССС виноградной лозы напоминают таковые в симпортерах калия и хлорида животных, — говорит профессор Мария Хрмова, которая ранее занималась транспортными белками растений.

Наши результаты расширяют роль белков ССС в биологии растений и будут иметь значение для биоинженерии растений в целях производства продуктов питания и выживания растений. Это станет предметом будущих исследований.

Понимание свойств этих транспортеров на молекулярном уровне важно для биоинженерии, чтобы разрабатывать новые белки с улучшенными характеристиками, такими как селективность проницаемости, термостабильность и сворачивание.

Результаты исследования опубликованы в International Journal of Molecular Sciences — издании для фундаментальных исследований на стыке биохимии, биофизики и биологии. Работа также была выбрана в качестве тематической статьи по молекулярным наукам о растениях.

Исследование, в котором использовалась крупномасштабная биоинформатика с реконструкцией предковых последовательностей, 3D-моделированием белков и термодинамикой переноса, позволит селекционерам понять, как работает этот белок, и вывести более качественные и питательные культуры.

Новая концепция свойств ССС винограда имеет фундаментальное значение для выживания растений, поскольку они опосредуют поглощение ионов, регулируют распределение растворителей по растениям, выводят токсины из цитозоля и рециркулируют ценные молекулы, — говорит профессор Хрмова.

Учитывая их специфические функции контроля, мембранные транспортеры являются привлекательными мишенями в сельскохозяйственной биотехнологии для увеличения содержания питательных веществ в съедобных частях культурных растений и исключения токсичных элементов, что напрямую связано с качеством урожая и, в конечном счете, с устойчивым производством продуктов питания.

Ранее мы опубликовали 10 перспективных технологий в сельском хозяйстве, которые будут в тренде в 2025 году.

20.12.2024