ความเข้าใจที่ครอบคลุมของวิธีการที่โรงงานผลิตเซลลูโลสซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของส่วนใหญ่วัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อความหลากหลายของผนังเซลล์พืชที่อาจมีผลกระทบอย่างสำคัญในการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ. นักวิจัยมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียได้ระบุกระบวนการ ขั้นตอนหลักและเครื่องมือที่ใช้ในการผลิตของเซลล์พืชเซลลูโลสรวมทั้งโปรตีนองค์ประกอบที่สำคัญในการผลิตส่งตำแหน่งเซลลูโลส. บทความนี้จะอธิบายถึงการศึกษาในวันที่ 26 มีนาคมเปิดตัวในสหรัฐอเมริกา National Academy of Sciences .
'เซลลูโลสเป็นโพลิเมอร์ชีวภาพมากที่สุด' รองศาสตราจารย์ชีวเคมีและอณูชีววิทยามหาวิทยาลัยเพนซิล, ผู้เขียนอาวุโสของกระดาษ Ying Gu กล่าว. 'มันบัญชีสำหรับ 95% ของกระดาษและผ้าฝ้าย 90%, ตราสารอนุพันธ์ แม้ในการปรากฏตัวของไอศครีมอิมัลซิได้. ในอดีต 10 ปีที่ผ่านมาเซลลูโลสถือว่ายังเป็นองค์ประกอบหลักของเชื้อเพลิงชีวภาพ. เรียนรู้วิธีการสังเคราะห์เซลลูโลสอาจช่วยให้เราสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทน.
สินค้าจำนวนมากมีการผลิตส่วนใหญ่มาจากเซลลูโลสพืช. แม้ว่าความรู้สึกทางเศรษฐกิจเซลลูโลส แต่ก่อนที่การศึกษาครั้งนี้นักวิจัยมองเพียงวิธีการที่จะสร้างเช่นทรัพยากรพืชที่อุดมไปด้วยมีความเข้าใจพื้นฐาน
"เรารู้ว่าเซลลูโลสถูกสังเคราะห์ขึ้นในพลาสมาเมมเบรนซึ่งล้อมรอบเซลล์พืชภายในโครงสร้างโปรตีนที่ต่างกันซึ่งเป็นโปรตีนที่แตกต่างกันซึ่งเรียกว่าเซลลูโลสสังเคราะห์คอมเพล็กซ์" Gu กล่าว "แต่เรา ไม่ทราบว่าโปรตีนชนิดอื่น ๆ มีส่วนเกี่ยวข้องกับ complexes หรือว่าโปรตีนเข้าไปในพลาสมาเมมเบรนเพื่อตอบคำถามเหล่านี้เราใช้วิธีการรวมทั้งการถ่ายภาพเซลล์พันธุกรรมที่ทำงานและ proteomics เพื่อสร้างไทม์ไลน์ของเหตุการณ์และ ระบุโปรตีนที่สำคัญที่เกี่ยวข้องในการเตรียมการสังเคราะห์เซลล์
นักวิจัยพบว่าโปรตีนที่เรียกว่า cellulose synthase interacting protein 1 (CSI1) มีปฏิสัมพันธ์กับเซลลูโลส synthase complex ก่อนการสังเคราะห์และอาจช่วยในการทำเครื่องหมายตำแหน่งบนเมมเบรนพลาสม่า นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่า CSI1 มีปฏิสัมพันธ์กับคอมเพล็กซ์แยกต่างหากที่เรียกว่าคอมเพล็กซ์ถุงที่มีส่วนร่วมในการขนส่งสารไปยังพลาสมาเมมเบรนของสายพันธุ์ต่างๆและโปรตีนที่เรียกว่า PATROL1 ส่วนประกอบเหล่านี้อาจนำไปสู่การสังเคราะห์เซลลูโลส เอนไซม์คอมเพล็กซ์อย่างรวดเร็วแพร่กระจายไปยังเยื่อหุ้มชั้นนอกของเซลล์ก่อนการสังเคราะห์
โครงสร้างของยีสต์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมยังคงไม่เปลี่ยนแปลงอย่างแท้จริงเราได้ยืนยันบทบาทของพืชนี้แล้ว แต่ PATROL1 เป็นโปรตีนจากพืช ไม่เหมือนกับสิ่งที่เราเห็นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือยีสต์เราสับสนเกี่ยวกับสิ่งที่ PATROL1 ทำจริงและยินดีที่จะดำเนินการตรวจสอบหน้าที่ต่อไป
เนื่องจาก CSI1 โต้ตอบกับส่วนประกอบหลายอย่างที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์เซลลูโลสทีมวิจัยจึงวางแผนที่จะใช้เครื่องมือนี้เพื่อเป็นเครื่องมือในการอธิบายกระบวนการและวิวัฒนาการที่สำคัญนี้
"ในที่สุดเราก็หวังว่าจะสามารถแปลความหมายได้ว่าเซลล์พืชเรารู้วิธีสร้างเซลลูโลสเพื่อที่จะสามารถย่อยสลายได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ" นายกูกล่าวว่า "สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานชีวมวลได้มากขึ้น"
นอกจากทีม Gu แล้วทีมวิจัยยังรวมถึง Xiaoyu Zhu จาก University of California, Riverside ซึ่งได้รับทุนจาก National Science Foundation (1121375) สถาบัน Energy and Environment และ Huck Life Sciences Institute ได้ให้การสนับสนุนเพิ่มเติม
