Новые открытия опровергают традиционные представления о синтезе соединений у растений

Учёные из Университета штата Мичиган идентифицировали два новых гена и два новых фермента у томатов. Это открытие позволило им обнаружить, что растения производят монотерпены — соединения, отвечающие за характерный запах листьев томата, — способом, противоречащим общепринятой точке зрения.

Это исследование может помочь найти новые способы защиты растений от вредителей.

Основываясь на многолетних исследованиях, учёные полагали, что растения всегда используют специфическое соединение, геранилдифосфат, для синтеза монотерпенов. Однако команда, в которую вошли биохимики Энтони Шилмиллер и Роб Ласт, обнаружила, что томаты используют другой субстрат — нерилдифосфат. Разница невелика, но открытие изменит подход к исследованиям терпенов (соединений, ответственных за вкус и запах многих растений). Работа опубликована 25 мая в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

"По сути, эта работа подрывает доминирующую парадигму относительно важного и широко распространённого пути в растениях, — пояснил Ласт. — Мы показали, что в трихомах томата (мелких волосках, расположенных в основном на листьях и стеблях) установленный путь неверен. В трихомах томата два фермента работают вместе, чтобы производить мотерпены ранее непредполагаемым способом".

Два вновь идентифицированных гена — синтаза нерилдифосфата 1 (NDPS1) и синтаза фелландрена 1 (PHS1) — заставляют растение производить новые ферменты, синтезирующие монотерпены.

При секвенировании ДНК трихом томата Шилмиллер и Эран Пичерски из Мичиганского университета заметили множество последовательностей генов, которые, как считалось, не должны быть вовлечены в производство монотерпенов. Поскольку последовательности встречались так часто, они предположили, что эти гены должны производить высокие уровни соединений в трихоме.

Терпены — крупнейший класс молекул, производимых растениями; идентифицированы десятки тысяч различных терпенов. Их известные функции включают привлечение опылителей, отпугивание вредителей, защиту от болезней, а также формирование запаха и вкуса многих растений (например, мяты и базилика).

Эти новые открытия позволят другим учёным искать похожие гены в других растениях и, возможно, обнаружить новые ферменты для синтеза монотерпенов, что может привести к новым способам защиты растений от вредителей.