Celulóza Ťažko stráviteľná, ale bohatá na energiu
Zrná, zelenina a ovocie sú dôležitými zdrojmi energie v ľudskej strave. Nemôžeme však využiť hlavnú zložku rastlín - celulózu v bunkovej stene. Aj u prežúvavcov, ktoré dokážu stráviť celulózu, má pri použití krmiva rozhodujúcu úlohu stráviteľnosť bunkovej steny. Vedci preto pracujú na využití bunkových stien rastlín na výrobu energie a zvýšenie stráviteľnosti krmiva. Vedci z Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology in Potsdam-Golm teraz objavili predtým neznámy proteín, ktorý je potrebný na výrobu celulózy.
Na rozdiel od buniek zvierat majú rastlinné bunky bunkovú stenu vyrobenú z rôznych cukrových polymérov, ktorých hlavnou zložkou je celulóza. Dodáva rastline stabilitu, chráni ju pred patogénmi a podieľa sa na klíčení semien a dozrievaní plodov. Rastliny pozostávajú z 35 až 50% ich suchej hmotnosti z celulózy - je to najbežnejší biopolymér na zemi.
Celulóza sa syntetizuje priamo na plazmatickej membráne prostredníctvom proteínového komplexu. Jedinou známou zložkou tohto komplexu je celulózová syntáza (CESA). Tento enzým sa vyskytuje v rastlinných bunkách v rôznych formách, z ktorých každá má inú štruktúru. Genetické štúdie naznačujú, že tri z týchto foriem - CESA1, CESA3 a CESA6 - sú potrebné pre primárnu syntézu bunkovej steny, zatiaľ čo CESA4, CESA7 a CESA8 sú potrebné pre sekundárnu syntézu bunkovej steny. Primárna bunková stena sa formuje počas bunkového rastu a je obzvlášť pružná a rozťažná. Na druhej strane sekundárna bunková stena vzniká po dokončení rastu a je silnejšia a tuhšia ako primárna bunková stena.
Doteraz sa nevedelo, z koľkých foriem CESA sa proteínový komplex skladá a či obsahuje ďalšie proteíny. Vedci pod vedením Staffana Perssona z Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology v spolupráci s kolegami z USA identifikovali interaktívny proteín syntázy celulózy - CSI1 - ktorý sa podieľa na syntéze celulózy. Zdá sa, že CSI1 je spojený s komplexom CESA, pretože interaguje s celulózovými syntázami primárnej bunkovej steny (CESA1, 3 a 6). Vedcom sa podarilo preukázať, že proteín hrá dôležitú úlohu pri tvorbe celulózy. „Ukázalo sa, že rastliny, ktoré nemôžu produkovať CSI1 v dôsledku mutácie, produkujú menej celulózy. Majú skrátené a opuchnuté korene a zrútia sa ich peľové zrná, “vysvetľuje Staffan Persson.
Vedci však zatiaľ nevedia, akú funkciu má CSI1 pri syntéze celulózy. Majú podozrenie, že proteín ovplyvňuje rýchlosť výroby celulózy a priestorové usporiadanie jednotlivých celulózových fibríl. Vedci preto chcú ďalej preskúmať presnú úlohu CSI1. Zistenia z týchto ďalších výskumov prispejú k lepšiemu pochopeniu biosyntézy bunkových stien. Tieto vedomosti by mohli zvýšiť pravdepodobnosť lepšej stráviteľnosti bunkovej steny pri kŕmení zvierat alebo použitia bunkových stien na výrobu energie.
Pôvodná publikácia:
Ying Gu, Nick Kaplinsky, Martin Bringmann, Alex Cobb, Andrew Carroll, Arun Sampathkumar, Tobias I. Baskin, Staffan Persson a Chris R. Somerville
Identifikácia proteínu spojeného s celulázovou syntázou požadovaného pre biosyntézu celulózy
PNAS, 1. júla 2010, vopred zverejnené online (doi: 10,1073/pnas.1007092107)
Kontakt:
DR. Staffan Persson
Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology, Postupim
Tel.: +49 331 567-8149
E-mail: [email protected]
Ursula Ross-Stitt, tlačová hovorkyňa
Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology, Postupim
Tel.: +49 331 567-8310
E-mail: [email protected]
Vlastnosti tejto tlačovej správy:
biológia
nadregionálny
Výsledky výskumu, vedecké publikácie
Nemecky