Группа исследователей из университета Теннесси (США) совершила важный прорыв в понимании фундаментальных процессов жизнеобеспечения на Земле. Ученые смогли детально изучить динамику фотосинтеза на уровне отдельных молекул внутри растительной клетки, раскрыв секрет работы важнейшего транспортного белка. Результаты работы опубликованы в Biophysical Journal.
Хлоропласты — это специализированные внутриклеточные органеллы растений и водорослей, в которых происходит магия фотосинтеза. Поскольку подавляющее большинство необходимых для работы белков хлоропласты вынуждены импортировать из внешней среды клетки (цитозоля), на их внешней мембране существует строгая система контроля. Главным диспетчером на этих воротах выступает рецептор Toc34.
Toc34 работает в виде гомодимера — пары абсолютно идентичных белков, которые функционируют согласованно, наподобие двух половинок сложного замка. Используя энергию макроэргических молекул ГТФ (гуанозинтрифосфата), эти половинки обмениваются сигналами и меняют свою пространственную конфигурацию, решая, когда именно нужно открыть молекулярные «ворота» для входящего белка.
Уникальность исследования заключается в применении передового метода одномолекулярного FRET (флуоресцентного резонансного переноса энергии). Благодаря кастомному оптическому оборудованию, собранному в лаборатории Теннесси, ученые смогли в реальном времени зафиксировать тончайшие структурные колебания рецептора при связывании различных лигандов.
По мнению авторов исследования, понимание точного алгоритма работы этого молекулярного замка открывает колоссальные прикладные перспективы. С одной стороны, ученые могут генетически модифицировать сельскохозяйственные культуры, сделав импорт белков в хлоропласты более эффективным, что резко ускорит их рост. С другой стороны, можно разработать принципиально новые, экологически безопасные гербициды, которые будут точечно «блокировать» замок Toc34, уничтожая исключительно сорные растения.
Ранее Наука Mail рассказывала, когда, по предположениям ученых, на Земле исчезнут растения.
