Раскрыты ферменты, играющие важную роль в синтезе ксилана

Источник: Physorg

Выживание большинства растений, в том числе и тех, которые люди употребляют в пищу, зависит от их способности создавать прочные, но гибкие клеточные стенки. Одним из ключевых компонентов мембран растительных клеток является полисахарид, называемый ксилан. Команда ученых Университета Джорджии (США) под руководством профессора Уилла Йорка выявила два ключевых белка, необходимых для синтеза ксилана. Открытие способно помочь в создании улучшенных растений для сельского хозяйства, производства биотоплива, строительных материалов и медицинских препаратов. Как отмечает профессор Йорк, этот ацетилированный полисахарид является третьим по распространенности биополимером на земле после целлюлозы и хитина. Растения с нарушенным синтезом ксилана, как правило, быстро гибнут из-за разрушения клеток ксилемы (сосудистой ткани).

Фенотипический анализ таких мутантов позволил найти многие белки, вовлеченные в биосинтез ксилана. Но ферменты, непосредственно отвечающие за удлинение и ацетилирование полимерных цепей ксилана, долгое время оставались неуловимыми. Теперь ученые получили прямые биохимические доказательства, что эти функции выполняют соответственно белки IRREGULAR XYLEM 10–L (IRX10-L) и ESKIMO1/TRICOME BIREFRINGENCE 29 (ESK1/TBL29). Протеины непосредственно катализируют данные процессы «в пробирке». Профессор Йорк поясняет, что IRX10-L и ESK1/TBL29 являются ключевыми компонентами биосинтеза. Конечно, в нем участвует множество других генов и белков, но большинство из них играет вспомогательные роли (к примеру, регулируют скорость процесса).

Полная информация о генетическом механизме производства ксилана может помочь для развития отрасли биотоплива. Растения потратили миллионы лет эволюции, чтобы создать прочные клеточные стенки, помогающие расти выше и захватывать большое количество солнечного света. Но для производства биотоплива прочность клеточных стенок является препятствием, так как богатые энергией сахара извлечь из них достаточно сложно. Глубокое понимание биосинтеза ксилана важно и для других отраслей, в частности, фармацевтическая промышленность могла бы производить полимер без опоры на нефтепродукты и использования токсичных реагентов. Конечно, до превращения открытия в готовые товарные продукты или технологии еще далеко. Но первые шаги в этом направлении уже сделаны.