Глубокое понимание того, как растения производят целлюлозу, которая является основным компонентом большинства стенок растительных клеток, используемых в различных искусственных материалах, может иметь важные последствия для ее использования в биотопливе. Исследователи из Университета штата Пенсильвания определили этот процесс Основные этапы этой работы, а также инструменты, используемые клетками растений для производства целлюлозы, включают доставку ключевых компонентов в белки, используемые для производства целлюлозы. Статья, описывающая это исследование, была опубликована в Трудах Национальной академии наук 26 марта. ,
«Целлюлоза - самый распространенный биополимер на планете», - сказал доцент биохимии и молекулярной биологии в Университете штата Пенсильвания, старший автор газеты Ин Ин. «Он занимает 95% бумаги и 90% хлопка, его производные Даже в морозильных эмульгаторах. За последние 10 лет целлюлоза также считается основным компонентом биотоплива. Понимание того, как синтезируется целлюлоза, может помочь нам оптимизировать ее использование в качестве возобновляемого источника энергии.
Целлюлоза во многих повседневных товарах производится главным образом растениями. Хотя целлюлоза имеет экономическое значение, до этого исследования исследователи только имели базовое представление о том, как растения создали этот богатый источник.
«Мы знаем, что целлюлоза синтезируется в плазматической мембране, которая окружает растительные клетки в гетерогенном белковом комплексе - разную группу белков, называемую комплексом целлюлозо-синтазы, - сказал Гу. Неизвестно, участвуют ли другие белки в комплексах или как белки попадают в плазматическую мембрану. Чтобы ответить на эти вопросы, мы используем комбинацию методов, включая визуализацию клеток, функциональную генетику и протеомику, чтобы создать временную шкалу событий и Определите основные белки, участвующие в приготовлении клеточного синтеза.
Исследователи обнаружили, что белок, называемый белком, взаимодействующим с целлюлозой-синтазой 1 (CSI1), взаимодействует с комплексом целлюлозо-синтазы перед синтезом и может помочь маркировать сайты на полученной плазматической мембране. Они также продемонстрировали, что CSI1 взаимодействует с отдельным комплексом, называемым комплексом везикул, который участвует в переносе веществ в плазматическую мембрану различных видов и белке под названием PATROL1. Эти компоненты могут способствовать синтезу целлюлозы. Ферментный комплекс быстро распространяется до внешней мембраны клетки перед синтезом.
«Мы знаем, что комплексы кисты эволюционно сохраняются, структура которых у дрожжей и млекопитающих остается практически неизменной, мы подтвердили ее роль в растениях, но PATROL1 - это специфический для растений белок, Это не то же самое, что мы видим у млекопитающих или дрожжей. Мы смущены тем, что на самом деле делает PATROL1, и рады продолжить расследование его функции.
Поскольку CSI1 взаимодействует со многими компонентами, необходимыми для синтеза целлюлозы, исследовательская группа планирует использовать его в качестве инструмента для дальнейшего разъяснения этого важного процесса и его эволюции.
«Мы, наконец, надеемся, что сможем понять, как растительные клетки мы знаем, как построить целлюлозу, чтобы ее можно было более эффективно разлагать для биотоплива, - сказал Гу, - это в конечном итоге приведет к повышению эффективности производства энергии биомассы».
В дополнение к Гу, исследовательская группа также включает в себя Сяоюй Чжу из Калифорнийского университета, Риверсайд, который финансировался Национальным научным фондом (1121375). Институт энергии и окружающей среды и Институт наук о жизни Гек предоставили дополнительную поддержку.
