Полифосфат — ключевой элемент метаболического контроля

Новое исследование под руководством Артура Гроссмана и Эмануэля Санс-Луке из Института Карнеги раскрывает центральную роль полифосфата в адаптации организмов к стрессу, что может помочь в создании более устойчивых и продуктивных культур.

Что такое полифосфат?

Это энергоёмкий полимер из десятков или сотен фосфатных групп. Он присутствует во всех царствах жизни и критически важен для клеточной активности, особенно для реакции на изменение условий среды, таких как высокая температура, токсичные металлы или дефицит питательных веществ.

Исследование на водорослях

Учёные изучили, как фотосинтезирующая водоросль Chlamydomonas reinhardtii справляется с нехваткой питательных веществ. Команда, в которую также вошли Шай Сарусси, Вэйчао Хуанг и Николас Аккави, обнаружила, что синтез полифосфата глубоко интегрирован с клеточным метаболизмом.

Ключевые выводы:

• Синтез полифосфата необходим для поддержания оптимального энергетического баланса клетки.
• При дефиците питательных веществ он позволяет водоросли перестраивать свой метаболизм для выживания.
• Полифосфат влияет на биохимические процессы в «энергоцентрах» клетки — митохондриях (дыхание) и хлоропластах (фотосинтез).
• Нарушение синтеза полифосфата ведёт к сбоям в транспорте электронов в этих органеллах, что подрывает регуляцию, жизнеспособность и выживаемость клетки.

По словам ведущего автора Санс-Луке, полифосфат может создавать «контрольные точки» в хлоропластах и митохондриях, которые направляют изменения в экспрессии генов в ответ на условия среды.

Перспективы

Эти знания открывают путь к генной инженерии фотосинтезирующих организмов для повышения их устойчивости к стрессам, включая последствия изменения климата. Параллельно в обзоре в Frontiers in Plant Science та же группа учёных детально описала, как полифосфат интегрируется в метаболические сети у различных фотосинтезирующих организмов.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.