Cellulóz Nehezen emészthető, de gazdag energiában
A szemek, zöldségek és gyümölcsök fontos energiaforrások az emberi étrendben. A növények fő összetevőjét - a sejtfal cellulózát - azonban nem tudjuk felhasználni. Még a kérődzőknél is, amelyek képesek megemészteni a cellulózt, a sejtfal emészthetősége döntő szerepet játszik a takarmány felhasználásában. A tudósok ezért azon dolgoznak, hogy a növény sejtfalait energiához hozzák létre, és növeljék a takarmány emészthetőségét. A potsdami-golmi Max Planck Molekuláris Növényélettani Intézet tudósai felfedeztek egy eddig ismeretlen fehérjét, amely a cellulóztermeléshez szükséges.
Az állatok sejtjeivel ellentétben a növényi sejteknek különféle cukorpolimerekből álló sejtfala van, amelynek fő alkotóeleme a cellulóz. Megadja a növény stabilitását, megvédi a kórokozóktól, részt vesz a mag csírázásában és a gyümölcs érésében. A növények száraz tömegük 35-50% -át teszik ki - ez a leggyakoribb biopolimer a földön.
A cellulóz fehérjekomplexumon keresztül közvetlenül a plazmamembránon szintetizálódik. Ennek a komplexnek az egyetlen ismert összetevője a cellulóz-szintáz (CESA). Ez az enzim a növényi sejtekben különféle formákban fordul elő, mindegyiknek más a szerkezete. A genetikai vizsgálatok azt mutatják, hogy ezek közül a három forma - CESA1, CESA3 és CESA6 - szükséges az elsődleges sejtfalszintézishez, míg a CESA4, CESA7 és CESA8 szükséges a szekunder sejtfal szintéziséhez. Az elsődleges sejtfal a sejtnövekedés során képződik, és különösen rugalmas és nyújtható. A másodlagos sejtfal viszont a növekedés befejezése után keletkezik, és vastagabb és merevebb, mint az elsődleges sejtfal.
Korábban nem volt ismert, hogy a fehérjekomplexum hány CESA-formából áll, és hogy tartalmaz-e más fehérjéket. A Max Planck Molekuláris Növényélettani Intézet munkatársaival, Staffan Perssonnal dolgozó tudósok az Egyesült Államokbeli kollégákkal együttműködve azonosították a cellulózszintáz-interaktív fehérjét - a CSI1 -, amely részt vesz a cellulózszintézisben. Úgy tűnik, hogy a CSI1 kapcsolódik a CESA komplexhez, mert kölcsönhatásba lép az elsődleges sejtfal cellulóz szintázjaival (CESA1, 3 és 6). A kutatók be tudták mutatni, hogy a fehérje fontos szerepet játszik a cellulóz képződésében. „Kimutatták, hogy azok a növények, amelyek egy mutáció miatt nem képesek CSI1-et termelni, kevesebb cellulózt termelnek. Gyökereik megrövidültek és duzzadtak, és pollenszemeik összeomlanak ”- magyarázza Staffan Persson.
A tudósok azonban még nem tudják, hogy a CSI1 milyen funkcióval rendelkezik a cellulózszintézisben. Gyanítják, hogy a fehérje befolyásolja a cellulóztermelés sebességét és az egyes cellulózfibrillák térbeli illeszkedését. Ezért a kutatók ezután a CSI1 pontos szerepét akarják megvizsgálni. E további vizsgálatok eredményei hozzájárulnak a sejtfalak bioszintézisének jobb megértéséhez. Ez a tudás növelheti az esélyét a jobb sejtfal emészthetőségének az állatok takarmányozásában vagy a sejtfalak energiatermelésre való felhasználásának.
Eredeti kiadvány:
Ying Gu, Nick Kaplinsky, Martin Bringmann, Alex Cobb, Andrew Carroll, Arun Sampathkumar, Tobias I. Baskin, Staffan Persson és Chris R. Somerville
A cellulóz bioszintéziséhez szükséges cellulózszintázzal társított fehérje azonosítása
PNAS, 2010. július 1, előre közzétéve online (doi: 10.1073/pnas.1007092107)
Kapcsolatba lépni:
Dr. Staffan Persson
Max Planck Molekuláris Növényélettani Intézet, Potsdam
Tel .: +49 331 567-8149
E-mail: [email protected]
Ursula Ross-Stitt, sajtóreferens
Max Planck Molekuláris Növényélettani Intézet, Potsdam
Tel .: +49 331 567-8310
E-mail: [email protected]
A sajtóközlemény jellemzői:
biológia
régiónkénti
Kutatási eredmények, tudományos publikációk
német