Целулоза Трудна за смилане, но богата на енергия
Зърнените храни, зеленчуците и плодовете са важни източници на енергия в човешката диета. Не можем обаче да използваме основния компонент на растенията - целулозата в клетъчната стена. Дори при преживните животни, които могат да усвоят целулозата, смилаемостта на клетъчната стена играе решаваща роля за усвояването на фуража. Следователно учените работят върху използването на растителните клетъчни стени за генериране на енергия и увеличаване на усвояемостта на фуражите. Учени от Института за молекулярна физиология на растенията Макс Планк в Потсдам-Голм сега откриха неизвестен досега протеин, който е необходим за производството на целулоза.
За разлика от клетките от животни, растителните клетки имат клетъчна стена, изработена от различни захарни полимери, чийто основен компонент е целулозата. Той дава на растението стабилност, предпазва го от патогени и участва в покълването на семената и узряването на плодовете. Растенията се състоят от 35 до 50% от сухото си тегло целулоза - това е най-разпространеният биополимер на земята.
Целулозата се синтезира директно върху плазмената мембрана чрез протеинов комплекс. Единственият известен компонент на този комплекс е целулозната синтаза (CESA). Този ензим се среща в растителните клетки в различни форми, всяка с различна структура. Генетичните проучвания показват, че три от тези форми - CESA1, CESA3 и CESA6 - са необходими за първичен синтез на клетъчната стена, докато CESA4, CESA7 и CESA8 са необходими за синтеза на вторична клетъчна стена. Първичната клетъчна стена се формира по време на клетъчния растеж и е особено гъвкава и разтеглива. Вторичната клетъчна стена, от друга страна, възниква след завършване на растежа и е по-дебела и по-твърда от първичната клетъчна стена.
Преди това не беше известно от колко CESA образува протеиновият комплекс и дали съдържа други протеини. Учени, ръководени от Стафан Персон от Института по молекулярна физиология на растенията Макс Планк, в сътрудничество с колеги от САЩ, идентифицираха интерактивния протеин на целулозната синтаза - CSI1 - който участва в синтеза на целулоза. CSI1 изглежда свързан с CESA комплекса, тъй като взаимодейства с целулозните синтази на първичната клетъчна стена (CESA1, 3 и 6). Изследователите успяха да покажат, че протеинът играе важна роля в образуването на целулоза. „Установено е, че растенията, които не могат да произведат CSI1 поради мутация, произвеждат по-малко целулоза. Те са скъсили и подули корени и поленовите им зърна се рушат “, обяснява Стафан Персон.
Учените все още не знаят каква функция има CSI1 в синтеза на целулоза. Те подозират, че протеинът влияе върху скоростта на производство на целулоза и пространственото подреждане на отделните целулозни фибрили. Следователно изследователите искат да проучат точната роля на CSI1. Констатациите от тези допълнителни изследвания ще допринесат за по-добро разбиране на биосинтеза на клетъчните стени. Това знание може да увеличи шансовете за по-добра смилаемост на клетъчната стена при хранене на животните или използването на клетъчните стени за производство на енергия.
Оригинална публикация:
Ying Gu, Nick Kaplinsky, Martin Bringmann, Alex Cobb, Andrew Carroll, Arun Sampathkumar, Tobias I. Baskin, Staffan Persson и Chris R. Somerville
Идентифициране на протеин, свързан с целулозна синтаза, необходим за биосинтеза на целулоза
PNAS, 1 юли 2010 г., предварително публикувано онлайн (doi: 10.1073/pnas.1007092107)
Контакт:
Д-р Стафан Персон
Институт за молекулярна физиология на растенията Макс Планк, Потсдам
Тел .: +49 331 567-8149
Имейл: [email protected]
Урсула Рос-Щит, пресаташе
Институт за молекулярна физиология на растенията Макс Планк, Потсдам
Тел .: +49 331 567-8310
Имейл: [email protected]
Характеристики на това съобщение за пресата:
биология
надрегионален
Резултати от изследвания, научни публикации
Немски