Новая работа может позволить ученым смоделировать метаболизм организмов, чтобы он был более устойчивым и продуктивным в различных средах, - eurekalert.org со ссылкой на Science Advances.
В условиях меняющегося климата понимание того, как организмы реагируют на стрессовые условия, становится все более важным. Новая работа под руководством Артура Гроссмана и Эмануэля Санс-Луке из Института Карнеги (Вашингтон, США) могла бы позволить ученым спроектировать метаболизм организмов, чтобы он был более устойчивым и продуктивным в различных средах.
Их исследования сосредоточены на полифосфате - богатом энергией полимере, содержащем от десятков до сотен фосфатных групп, который сохраняется во всех сферах жизни и является неотъемлемой частью многих клеточных процессов, включая способность организма реагировать на изменение условий окружающей среды.
«Пути, которыми синтез и мобилизация полифосфатов могут быть интегрированы в бесчисленное множество биологических процессов в ряде фотосинтетических и нефотосинтезирующих организмов и различных типов клеток, было трудно разгадать, - сказал Гроссман. - Полифосфат играет решающую роль в реагировании на стрессы окружающей среды, в том числе высокие температуры, воздействие токсичных металлов и, что особенно важно для нас, недостаток питательных веществ».
Исследовательская группа, в которую также входили Шай Сарусси из Карнеги, Вейчао Хуанг и Николас Аккави, исследовала, как фотосинтетическая водоросль Chlamydomonas reinhardtii справляется с дефицитом питательных веществ.
Команда выяснила, что синтез полифосфатов глубоко интегрирован в клеточный метаболизм, и использовала эту взаимосвязь для формирования способности водорослей адаптироваться к проблемам в окружающей среде.
Применяя передовые методы, исследователи показали, что синтез полифосфата имеет решающее значение для поддержания оптимального энергетического баланса, делающего возможными клеточные физиологические процессы. Когда доступность питательных веществ низкая, водорослям необходим синтез полифосфатов, чтобы отрегулировать свой клеточный метаболизм и выжить в неблагоприятных условиях. Он делает это, воздействуя на биохимические процессы, происходящие в энергетических центрах клетки - митохондриях, которые выполняют дыхание, и хлоропластах, которые осуществляют фотосинтез.
Если способность клетки синтезировать полифосфат нарушена, она не может осуществлять нормальный транспорт электронов в митохондриях и хлоропластах - центральных для функций этих ключевых органелл - что ставит под угрозу клеточную регуляцию, приспособленность и выживание.
«Возможно, что роль синтеза и мобилизации полифосфатов в регулировании энергетических функций клетки в условиях ограниченного количества питательных веществ приводит к созданию молекул «контрольной точки» в хлоропластах и митохондриях, которые направляют изменения в генах, экспрессируемых в ответ на условия окружающей среды», - сказал ведущий автор Санс-Луке.
Эти знания потенциально могут быть использованы для повышения
устойчивости других фотосинтезирующих организмов и повышения их
способности выжить в стрессовых условиях меняющегося климата.
[Фото: eurekalert.org]
