Российские и китайские ученые исследовали контроль синтеза аргинина водорослей Dunaliella salina. Ранее считалось, что этот процесс регулируется исключительно белком PII, однако ученые обнаружили, что у этих водорослей механизм совсем иной. Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Science, сообщает пресс-служба Санкт-Петербургского государственного университета.
Фотосинтезирующие организмы, такие как цианобактерии и растения, обычно растут благодаря наличию питательных веществ, а основным фактором, ограничивающим их рост, часто является азот. Аргинин — одна из важных аминокислот. Он играет ключевую роль в производстве белков, полиаминов и оксида азота, которые помогают этим организмам адаптироваться к стрессовым ситуациям и продолжать рост.
Dunaliella salina (дуналиелла солоноводная) — это одноклеточная зеленая водоросль, живущая в гипергалинных водоемах, отличающихся повышенной соленостью. Ученые нередко исследуют ее, потому что именно эта водоросль умеет адаптироваться к подобным условиям и производить полезные вещества, в частности природные пигменты каротиноиды. Один из вопросов, стоящих перед исследователями: как именно это растение контролирует биосинтез аргинина?
Обычно такой контроль осуществляется ключевым ферментом N-ацетил-L-глутаматкиназой, который у фотосинтезирующих организмов управляется специальным белком PII. Он активирует фермент при высоких уровнях аргинина, чтобы обеспечить дополнительный синтез этой важной аминокислоты.
Ранее считалось, что это единственный способ контроля синтеза аргинина у растений. Однако в рамках новой работы ученые показали, что существуют и другие способы регулирования этого процесса.
«Мы получили белки N-ацетил-L-глутаматкиназу и PII из водоросли Dunaliella salina, синтезировав их в бактериях Escherichia coli, известных как кишечная палочка, и очистив их методом аффинной хроматографии. Оказалось, что белок PII этой водоросли не снимает блокировку фермента, вызванную аргинином. Это подтвердили эксперименты с использованием поверхностного плазмонного резонанса, показавшие отсутствие взаимодействия между этими двумя белками. Таким образом, мы впервые продемонстрировали, что контроль синтеза аргинина у водорослей может происходить вообще без участия белка PII», — объяснила заведующая лабораторией адаптации микроорганизмов Санкт-Петербургского государственного университета Елена Ермилова.
Второй важный результат был получен при создании гибридного белка, в котором С-конец PII Dunaliella salina ученые заменили на С-конец из PII другой зеленой водоросли рода хламидомонады — Chlamydomonas reinhardtii. Гибридный белок PII восстановил способность регулировать N-ацетил-L-глутаматкиназу. Тем самым впервые удалось продемонстрировать функциональную роль С-конца сигнального белка из консервативного семейства PII.
Эти данные подтверждают предположение, что в ходе эволюции растения адаптировали свои PII-белки для регулирования работы определенного фермента, тогда как у бактерий эти же белки участвуют в сложных процессах обмена веществ. Кроме того, проведенное исследование помогает понять механизмы устойчивости растений к высоким уровням соли. По словам ученых, возможно, потеря контроля над синтезом аргинина происходит и у других растений, живущих в условиях повышенной солености.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
