Новые детали молекулярного механизма, строящего компоненты клеточной стенки растений

Учёные из Брукхейвенской национальной лаборатории (DOE) раскрыли новые детали молекулярной машинерии, которая направляет углерод в ключевой компонент клеточной стенки — лигнин. Понимание того, как клетки растений контролируют строительство своих внешних опор, может помочь в разработке способов либо способствовать хранению углерода в этих структурах, либо облегчить преобразование биомассы в биотопливо.

Исследование, опубликованное в Nature Plants, показывает, как два белка, встроенные в мембраны эндоплазматического ретикулума (ЭР) клеток растений, служат каркасом для организации трёх ключевых ферментов. Эти ферменты направляют углерод по специфическому метаболическому пути для синтеза предшественников лигнина — монолигнолов.

Ранее считалось, что эти три фермента взаимодействуют друг с другом напрямую. Однако новое исследование показало, что они не взаимодействуют напрямую, хотя и расположены близко друг к другу на мембране ЭР. Вместо этого два отдельных белка — «мембранные стероид-связывающие белки» (MSBPs) — взаимодействуют со всеми тремя ферментами, организуя их в мультимерный белковый комплекс или ферментативный кластер.

Такой тип организации позволяет ферментам находиться близко друг к другу, что повышает эффективность метаболического пути. Это обеспечивает высокую локальную концентрацию ферментов и их общего кофактора, облегчая перенос углеродных субстратов и электронов, необходимых для химических реакций.

Для проверки роли MSBPs учёные создали линии растений с подавленными генами этих белков. Хотя такие растения всё ещё могли производить три фермента синтеза монолигнолов, у них образовывалось значительно меньше лигнина. При этом подавление не повлияло на образование другого, близкородственного класса химических веществ, для синтеза которого требуется один из этих трёх ферментов.

Эти данные убедили учёных, что организация ферментов, опосредованная MSBPs, специфически облегчает образование лигнина.