Новый белок может спасти миллионы долларов для фермеров США ежегодно

Вместо превращения углерода в пищу многие растения в процессе фотосинтеза случайно производят токсичное соединение, которое перерабатывается через процесс, называемый фотодыханием. Исследователи из Университета Иллинойса и USDA/ARS сообщают в Plant Cell об открытии ключевого белка в этом процессе, которым они надеются управлять для повышения продуктивности растений.

"Фотодыхание необходимо для C3-растений, таких как рис и соя, но работает за счет огромных потерь фиксированного углерода и энергии", — сказал руководитель проекта Дон Орт. "Мы определили фотодыхание как основную мишень для повышения эффективности фотосинтеза как стратегии увеличения урожайности. Успешная перестройка фотодыхания требует глубоких знаний о процессе, в котором понимание транспортных этапов наиболее недостаточно".

Новооткрытая роль растительного белка Bile Acid Sodium Symporter 6 (BASS6), родственного семейству транспортных белков, перемещающих желчные кислоты у животных, заключается в транспорте токсичного продукта гликолата из хлоропласта, где он перерабатывается в полезную молекулу сахара (глицерат) через серию химических реакций. Эти реакции высвобождают диоксид углерода и вредный аммиак, затрачивая энергию.

С 1960-х годов было известно, что растительные хлоропласты экспортируют две молекулы гликолата, чтобы восстановить одну молекулу глицерата. Однако химическое уравнение не сходилось до открытия функции BASS6 — второго транспортного белка для гликолата, описанного после транспортера обмена гликолат/глицерат "PLGG1" в 2013 году.

"Теперь мы попытаемся создать короткий путь, чтобы избежать всех расточительных этапов фотодыхания", — сказал Пол Саут. "Мы создаем короткий путь для быстрой переработки гликолата в глицерат, вместо того чтобы позволять BASS6 и PLGG1 двигаться по проселочным дорогам. Одно из преимуществ короткого пути в том, что растения не производят аммиак, поэтому им не нужно тратить много энергии на его повторную фиксацию".

"Мы могли бы накормить около 200 миллионов человек калориями, теряемыми ежегодно на фотодыхание только на Среднем Западе США", — сказал соавтор Беркли Уокер. "Хотя мы не можем вернуть весь этот урожай, даже экономия 5% энергии, теряемой при фотодыхании, стоила бы миллионов долларов ежегодно".