Tim naučnika razvio je novo hemijsko jedinjenje koje inhibira fotosintezu u listovima biljaka: inhibira aktivnost proteinskog kompleksa koji sprovodi jednu od ključnih reakcija procesa - razgradnju vode u kiseonik. Ova tvar može postati prototip herbicida koji se bori protiv korova, dok je bezopasna za ljude i životinje. Rezultati studije, podržani grantom Ruske naučne fondacije (RNF), objavljeni su u časopisu Cells, prenosi "Gazeta.ru".
Fotosinteza je proces kojim biljke sintetiziraju organske spojeve iz ugljičnog dioksida i vode. Izvodi se uz pomoć dva velika proteinska kompleksa - fotosistema 1 i 2 (PS1 i PS2), od kojih se svaki sastoji od reakcionog centra, okolnih proteina i pigmenata. Pod dejstvom sunčeve svetlosti, hlorofil u reakcionom centru se pobuđuje i prenosi svoje elektrone na druge molekule u fotosistemu. Naknadni prijelazi elektrona praćeni su akumulacijom visokoenergetskih molekula, kao što je ATP, uključenih u sintezu organskih jedinjenja. Nedostatak elektrona preostalih od klorofila nadoknađuje se razgradnjom molekula vode - tokom ovog procesa oslobađa se kisik kao nusproizvod.
Naučnici sa Instituta za fundamentalne biološke probleme Ruske akademije nauka (Puščino) sa kolegama sa Univerziteta Gazi (Turska) sintetizirali su novo jedinjenje na bazi bakra i organskog fragmenta koji potiskuje fotosintezu u listovima. Da bi odredili učinak supstance, autori su izolovali tilakoidne membrane obogaćene PS2 iz listova — struktura unutar hloroplasta — i dodali rastvor novog jedinjenja u rezultujuću suspenziju. Inhibicijski efekat je procenjen po tome koliko je smanjeno oslobađanje kiseonika izazvano osvetljenjem - na primer, njegova stopa je smanjena za 69%. Osim toga, učinak tvari je proučavan nizom drugih reakcija koje karakteriziraju aktivnost PS2: na primjer, dodavanje inhibitora smanjilo je luminescenciju hlorofila tokom fotosinteze. Istovremeno, djelotvornost lijeka se nije mijenjala s vremenom, već je ovisila samo o njegovoj koncentraciji.
Smanjenje oslobađanja kiseonika ukazuje na to da je fotosistem radio manje efikasno. Pretpostavlja se da je glavna meta novog herbicida reakcioni centar proteinskog kompleksa: tvar se veže za jezgro PS2 i mijenja njegovu strukturu. Kao rezultat toga, prema naučnicima, poremećen je proces prijenosa naboja između komponenti lanca transporta elektrona.
Razvijeni inhibitor može se koristiti u stvaranju novog herbicida, koji će se koristiti, na primjer, u borbi protiv brzorastućih korova koji se pojavljuju prije nicanja usjeva. Budući da se reakcija razgradnje vode odvija samo u biljnoj ćeliji, herbicid je vjerovatno potpuno siguran za ljude i životinje.
“Razvili smo jedinjenje koje će se efikasno riješiti neželjenih biljnih vrsta, čime će značajno povećati prinose usjeva. Ovi podaci mogu postati temeljna osnova za razvoj supstanci koje su efikasne u najnižim mogućim koncentracijama“, kaže prvi autor rada Sergej Žarmuhamedov, kandidat bioloških nauka, vodeći istraživač na Institutu za fundamentalne biološke probleme Rusije. Akademija nauka.
Takođe, naučnici sa Instituta za molekularnu biologiju i biotehnologiju Nacionalne akademije nauka Azerbejdžana (Baku), Instituta za fiziologiju biljaka po imenu K.A. Timirjazev (Moskva), Univerzitet Kralj Saud (Saudijska Arabija) i Moskovski državni univerzitet po imenu M.V. Lomonosov (Moskva).