Ген осенних красок
Исследователи установили, что ген Stay-Green, открытый Менделем, кодирует фермент, который извлекает магний из хлорофилла, что проясняет понимание процесса деградации этого пигмента.
В растениях пигмент хлорофилл играет ключевую роль в фотосинтезе — процессе преобразования солнечного света в энергию. Этот процесс включает создание потока электронов. Первый шаг происходит, когда электрон переносится от хлорофилла к соединению под названием феофитин a.
Осенние цвета листьев появляются, когда хлорофилл разрушается в ходе естественного старения листа, или «сенесценции», что важно для рециклинга азота. Процесс деградации хлорофилла запускается, когда фермент извлекает магний (Mg) из его молекулы. Исследователи назвали этот фермент Mg-дехелатазой, но до сих пор не могли обнаружить его присутствие в экспериментах.
Юске Шимода, Хисаши Ито и Аюми Танака из Университета Хоккайдо доказали, что ген Stay-Green (SGR), чья вовлечённость в деградацию хлорофилла была известна, кодирует Mg-дехелатазу.
Мутанты Stay-Green позволяют листьям сохранять зелёный цвет во время сенесценции. Этот ген был среди тех, что помогли Грегору Менделю в XIX веке установить основные законы генетики при изучении характеристик гороха на протяжении нескольких поколений. Однако долгое время было неизвестно, что именно кодирует этот ген.
Команда временно индуцировала экспрессию SGR в полностью зелёных листьях небольшого цветкового растения резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Это привело к снижению уровня хлорофилла. Также учёные инкубировали хлорофилл в пробирке с SGR, что привело к его превращению в феофитин a. Хлорофилл может быть превращён в феофитин a только путём извлечения из него Mg. Эксперименты убедительно свидетельствуют, что Mg-дехелатаза участвует в деградации хлорофилла посредством SGR.
Результаты также указывают, что SGR может извлекать Mg из хлорофилла, встроенного в светособирающий комплекс, что ведёт к его деградации.
«Остаётся неясным, играет ли SGR роль через активность Mg-дехелатазы в обеспечении феофитина a для процесса фотосинтеза», — говорит Хисаши Ито. «Мало что известно о механизме, с помощью которого фермент извлекает ион металла из органического соединения. Наше исследование может привести к открытию новых реакционных механизмов».