Tim znanstvenika razvio je novi kemijski spoj koji inhibira fotosintezu u listovima biljaka: potiskuje aktivnost proteinskog kompleksa koji provodi jednu od ključnih reakcija procesa - razgradnju vode do kisika. Ova tvar može postati prototip herbicida koji se bore protiv korova, a bezopasna je za ljude i životinje. Rezultati studije, potpomognute grantom Ruske znanstvene zaklade (RSF), objavljeni su u časopisu Cells, izvještava “Gazeta.ru”.
Fotosinteza je proces kojim biljke sintetiziraju organske spojeve iz ugljičnog dioksida i vode na svjetlu. Provodi se uz pomoć dva velika proteinska kompleksa - fotosustava 1 i 2 (PS1 i PS2), od kojih se svaki sastoji od reakcijskog centra, okolnih proteina i pigmenata. Pod utjecajem sunčeve svjetlosti klorofil u reakcijskom centru prelazi u pobuđeno stanje i prenosi svoje elektrone drugim molekulama u fotosustavu. Naknadni prijelazi elektrona popraćeni su nakupljanjem molekula visoke energije, kao što je ATP, uključenih u sintezu organskih spojeva. Nedostatak izgubljenih elektrona iz klorofila nadoknađuje se razgradnjom molekula vode - tijekom tog procesa oslobađa se kisik kao nusprodukt.
Znanstvenici s Instituta za temeljne biološke probleme Ruske akademije znanosti (Pushchino) i kolege sa Sveučilišta Gazi (Turska) sintetizirali su novi spoj na bazi bakra i organskog fragmenta koji potiskuje fotosintezu u lišću. Kako bi odredili učinak tvari, autori su izolirali tilakoidne membrane obogaćene PS2 - strukture unutar kloroplasta - iz lišća i dodali otopinu novog spoja u dobivenu suspenziju. Inhibicijski učinak procijenjen je koliko se smanjilo svjetlosno inducirano otpuštanje kisika - dakle, njegova je stopa smanjena za 69%. Osim toga, učinak tvari ispitan je nizom drugih reakcija koje karakteriziraju aktivnost PS2: na primjer, dodavanje inhibitora smanjilo je sjaj klorofila tijekom fotosinteze. Istodobno, učinkovitost lijeka nije se mijenjala tijekom vremena, već je ovisila samo o njegovoj koncentraciji.
Smanjenje proizvodnje kisika pokazalo je da fotosustav radi manje učinkovito. Pretpostavlja se da je glavni cilj novog herbicida reakcijsko središte proteinskog kompleksa: tvar se veže na jezgru PS2 i mijenja njezinu strukturu. Zbog toga je, vjeruju znanstvenici, poremećen proces prijenosa naboja između komponenti transportnog lanca elektrona.
Razvijeni inhibitor može se koristiti za stvaranje novog herbicida, koji će se koristiti, primjerice, u borbi protiv brzorastućih korova koji se pojavljuju prije nicanja usjeva. Budući da se reakcija razgradnje vode odvija samo u biljnoj stanici, herbicid je vjerojatno potpuno siguran za ljude i životinje.
“Razvili smo spoj koji će se učinkovito riješiti neželjenih biljnih vrsta, čime se značajno povećavaju prinosi usjeva. Ti podaci mogu postati temeljna osnova za razvoj tvari koje učinkovito djeluju pri najnižim mogućim koncentracijama”, kaže prvi autor rada, Sergej Zharmukhamedov, kandidat bioloških znanosti, vodeći istraživač na Institutu za temeljne biološke probleme Ruske Federacije. akademije znanosti.
U istraživanju su sudjelovali i znanstvenici s Instituta za molekularnu biologiju i biotehnologiju Nacionalne akademije znanosti Azerbajdžana (Baku), Instituta za fiziologiju biljaka nazvanog po K.A. Timiryazev (Moskva), King Saud University (Saudijska Arabija) i Moskovsko državno sveučilište nazvano po M.V. Lomonosov (Moskva).