2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A növényi levelekben lévő keményítő bioszintézisének klasszikus modelljét komolyan megkérdőjelezték. Míg a mai napig az volt az elfogadott vélekedés, hogy a keményítő bioszintézis kizárólag a kloroplasztiszban termelődik, Nora Alonso Casajús biológus PhD bizonyítékokkal támasztja alá, hogy a keményítő bioszintézisben részt vevő prekurzor molekula – ADPG néven – legnagyobb része a keményítő citoszoljában halmozódik fel. növények. Ez a megállapítás nagy előrelépést jelentett a nagy mennyiségű keményítő előállítására képes zöldségfélék megszerzésére irányuló versenyben, amelynek éves termelése körülbelül ezer millió tonna, és amely a modern ipar számos ágazatában alapvető nyersanyaggá vált, mint pl. bioüzemanyagok vagy biológiailag lebomló műanyagok.
A Növények és baktériumok keményítő- és glikogéntermelésének szabályozásában szerepet játszó tényezők című dolgozatot a közelmúltban védték meg a Navarrai Nyilvános Egyetem Agrobiotechnológiai Intézetében.
Keményítő bioszintézise
A keményítő bioszintézisét magyarázó klasszikus modell szerint a szacharóz és a keményítő két egyirányú út végtermékei, amelyek a citoszolban, illetve a kloroplasztiszban játszódnak le. Ezenkívül ez a modell azt feltételezi, hogy az ADP-glükóz pirofoszforiláz (AGP) az egyetlen enzim, amely felelős a keményítő prekurzor, az ADP-glükóz (ADPG) bioszintéziséért. Az elmúlt néhány évben számos jel utal arra, hogy egy másik enzim, a szacharóz-szintáz (SuSy) is részt vesz a keményítő szintéziséhez szükséges citoszolikus ADPG előállításában.
Ahhoz, hogy a modellek közül melyik volt a helyes, a biológus meghatározta a keményítő bioszintéziséhez kapcsolódó ADPG szubcelluláris elhelyezkedését, a felhasznált eszköz olyan növények voltak, amelyek a bakteriális ADPG-hidrolázt szuperexpresszálják, mind a citoszolban, mind a kloroplasztiszban.
A kutatási eredmények alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a klasszikus modellben javasoltakkal ellentétben a keményítő bioszintéziséhez kapcsolódó legtöbb ADPG a citoszolban koncentrálódik. Az ADPG ezen citoszolos elhelyezkedése arra utal, hogy az ADPG bioszintéziséért nem a plasztidiális AGP, hanem a szacharóz-szintáz felelős. Ez az oka annak, hogy a kutató folytatta a SuSy-t szuperexpresszáló növények előállítását és jellemzését.
Kutatása elsősorban arra a következtetésre jutott, hogy a SuSy által termelt ADPG a keményítő bioszintéziséhez kapcsolódik; másodszor, hogy a SuSy jelentős mértékben irányítja ezt a bioszintézis folyamatot, és harmadszor, hogy a SuSy és nem az AGP katalizálja a levelekben felhalmozódó ADPG termelését.
Glikogén a baktériumokban
Ha a keményítő a növények energiatartalékának fő formája, akkor a glikogén a baktériumok energiafelhalmozásának alapvető módja. Ennek ellenére Nora Alonso szerint „a glikogénnek az anyagcsere-folyamatokban való lehetséges részvételéről kevés információ áll rendelkezésre, és még mindig töredezettek”, ami miatt a doktori disszertáció egy részét arra adták át, hogy tanulmányozzák, hogyan történik a bakteriális glikogén lebomlása, és hogyan a poliglükán funkcióinak biológiája. Így kimutatták, hogy a glikogén „szénkondenzátorként működik, amely segít megőrizni az ozmotikus homeosztázist a baktériumokban”.
A glikogén-foszforiláz (GlgP) lehetséges részvétele a glikogén lebontásában eddig a biokémiai természetű közvetett bizonyítékokon alapult, mivel soha nem termeltek vagy jellemeztek megváltozott GlgP-szintű baktériumokat. Mindazonáltal, ebben a doktori munkában a megváltozott GlgP-szintű baktériumok termelése és jellemzése lehetővé tette ennek az enzimnek az alapvető szerepének feltárását, mind a glikogén lebontásában, mind a m altodextrinek szintéziséhez szükséges prekurzorok előállításában.
Sőt, Nora Alonso arra a következtetésre jutott, hogy a GlgP szabályozása a glikogén lebontására és a m altodextrinek bioszintézisére jelentősen eltér a különböző E. coli törzsek esetében. Végül Ms Alonso kimutatta, hogy a GlgP a glikogén felhalmozódási folyamata során hatott.
