Rastliny ako producenti aminokyselín: Nové poznatky z Düsseldorfu!

Rastliny ako producenti aminokyselín: Nové poznatky z Düsseldorfu!

Schopnosť rastlín produkovať a transportovať esenciálne aminokyseliny je rozhodujúcim faktorom ich vývoja a prežitia. Významný výskumný tím z Univerzita Heinricha Heineho v Düsseldorfe teraz dekódoval mechanizmus, ktorým rastliny distribuujú tieto životne dôležité aminokyseliny. Výsledky tejto inovatívnej štúdie boli publikované v renomovanom odbornom časopisePrírodné rastlinyzverejnené.

Rastliny sú pozoruhodné organizmy, pretože dokážu syntetizovať všetkých 20 proteínogénnych aminokyselín nevyhnutných pre človeka. K produkcii týchto aminokyselín dochádza predovšetkým v plastidoch, špecializovaných bunkových organelách, ktoré sú zodpovedné za rôzne biochemické procesy v rastlinných bunkách. Transportné proteíny, najmä RETICULATA1 (RE1), hrajú ústrednú úlohu pri transporte aminokyselín cez membránu chloroplastového obalu.

Funkcia a význam RE1

Proteín RE1 sa špecializuje na účinný transport základných aminokyselín, ako je arginín, citrulín, ornitín a lyzín. Je zaujímavé, že rastliny bez RE1 vykazujú znížené hladiny týchto aminokyselín, ako aj charakteristický „retikulovaný“ tvar listov. Toto pozorovanie zdôrazňuje základnú úlohu RE1; nedostatok tohto transportného proteínu môže byť pre rastlinu dokonca smrteľný.

Rozšírením poznatkov o transporte aminokyselín v rámci rastlín výskumný tím zdôrazňuje, že biosyntéza základných aminokyselín a rovnováha aminokyselín medzi plastidmi a cytozolom sú výrazne ovplyvnené, keď RE1 nie je prítomný. Tento objav by mohol mať ďalekosiahle dôsledky pre šľachtenie plodín s vyššími hladinami esenciálnych aminokyselín, čo je cieľom mnohých poľnohospodárskych výskumníkov.

Evolučné dedičstvo transportných proteínov

RE1 a príbuzné proteíny sú evolučne staré a možno ich nájsť vo všetkých rastlinách a fotosyntetizujúcich riasach. Tento objav vrhá nové svetlo na vývoj systémov transportu aminokyselín v rastlinách. Ukazuje tiež implementáciu základných biologických procesov, ktoré zohrali dôležitú úlohu v evolúcii rastlín.

Mimoriadne dôležitým aspektom tohto výskumu je príležitosť presadzovať poľnohospodárske inovácie. Zistenia by mohli pomôcť vyšľachtiť plodiny s vyšším obsahom esenciálnych aminokyselín, čo by zvýšilo nutričnú hodnotu rastlín. Tento pokrok je obzvlášť dôležitý pre výrobu potravín a poľnohospodárstvo, pretože by mohol pomôcť v boji proti problémom s podvýživou.

Výskumná práca je súčasťou CEPLAS Cluster of Excellence a zahŕňa špeciálne výskumné oblasti SFB1208/2 a 1535/1, financované Nemeckou výskumnou nadáciou. Spoluautor Dr. Peter K. Lundquist získal za svoju prácu postdoktorandské štipendium Alexandra von Humboldta.

Viac informácií o podrobnostiach štúdie a jej dôsledkoch pre poľnohospodárstvo nájdete v publikácii na adrese Prírodné rastliny pozri. Ďalšie poznatky o regulácii procesov transportu aminokyselín v rastlinách možno nájsť aj v súvisiacich prácach, ktoré poskytujú komplexné informácie o regulácii aminokyselín v rastlinách.

Záverom možno povedať, že novo získané poznatky o mechanizme distribúcie aminokyselín v rastlinách majú zásadný význam a mohli by mať široké uplatnenie vo výskume rastlín a poľnohospodárstve. Ako CEPLAS Tieto pokroky by mohli pomôcť výrazne zvýšiť nutričnú hodnotu plodín, a tak mať pozitívny vplyv na celosvetovú potravinovú situáciu.