Китайские и французские ученые создали помидоры с повышенным содержанием различных витаминов и антиоксидантов, увеличив активность одного из ферментов растений. Результаты работы опубликованы в журнале Plant Biotechnology Journal.
Большинство полезных для человека низкомолекулярных соединений, таких как фитостерины, жирорастворимые витамины и их производные, растения синтезируют по мевалонатному пути. Его ключевым ферментом является 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-синтаза (HMGS). Как было показано ранее, мутантная рекомбинантная форма BjHMGS1 (S359A) этого фермента, выделенного из сарептской горчицы, обладает повышенной в 10 раз активностью in vitro и стимулирует синтез фитостеринов у трансгенных табака и резуховидки Таля.
Сотрудники Университета Гонконга и Национального центра научных исследований Франции с помощью бактерий рода Agrobacterium ввели плазмиды с геном BjHMGS1 (S359A) в семена томатов. Эти растения были выбраны для эксперимента, поскольку они синтезируют каротиноиды (производные витамина А и мощные антиоксиданты), токоферол (витамин Е) и фитостерины, пользуются большой популярностью и часто употребляются в сыром виде (термическая обработка разрушает часть полезных веществ).
Как показал хроматографический анализ, в томатах, выращенных из трансгенных семян, значительно усилился синтез биологически активных соединений по сравнению с обычными овощами. В частности, содержание провитамина А и антиоксидантного каротиноида ликопина возросло соответственно на 169 и 111 процентов, а альфа-токоферола — почти на 500 процентов.
По словам исследователей, подобная модификация помидоров может не только повысить их пищевую ценность, но и стать доступным источником сырья для парафармацевтической, гигиенической и косметической продукции.
Ранее методики генной инженерии позволили усилить аромат культивируемых сортов томатов, а также избавить эти растения от потребности в насекомых-опылителях. Кроме того, ученым удалось выяснить механизм ослабления вкуса помидоров при хранении в холодильнике.
Олег Лищук
Для этого растению понадобилось 15 минут
Японские ученые отследили механизм работы белков семейства LAZY, занимающих ключевое место в восприятии силы тяжести растениями. В покое белки экспонированы на поверхности статолитов — органелл, имеющих высокую плотность и лежащих из-за этого в нижних частях клетки. Но наклон ростков резуховидки Таля приводил к тому, что статолиты перемещались в новые нижние участки клетки, оставляя отпечаток из белков LAZY. Белки, перенесенные с мембраны статолитов на цитоплазматическую мембрану, маркируют новое направление роста и изгиба корня. Исследование опубликовано в журнале Science. У корней большинства высших растений выражен гравитропизм, то есть движение в сторону источника силы тяжести. За гравитропизм корней отвечают клетки-статоциты, входящие в состав корневого чехлика. В них находятся органеллы статолиты — родственники хлоропластов, заполненные крахмалом и лежащие в нижней части клетки из-за более высокой, чем у цитоплазмы, плотности. Статолиты маркируют направление изгиба и роста корня, поскольку клетка экспортирует фитогормон ауксин в ту сторону, куда указывают органеллы, а ауксин вызывает растяжение клеток (по такому принципу поворачиваются растения подсолнечника в течение дня) и стимулирует их деление. Все эти детали были известны еще 50 лет назад, но механизмы, связывающие оседание статолитов и направление транспорта ауксина, за прошедшее время так и не были расшифрованы. Впрочем, было установлено, что белки семейств LAZY и RLD имеют отношение в гравитропизму, ведь корни растений, у которых выключены эти гены, перестают расти вниз. Молекулярные биологи и физиологи растений из нескольких университетов США и Японии при участии Миё Тэрао Морита (Miyo Terao Morita) из Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки сосредоточились на изучении работы двух белков семейства LAZY — LZY3 и LZY4 — в корневом чехлике резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Анализ аминокислотной последовательности LZY3 и LZY4 показал, что у белков нет трансмембранного домена для заякоривания в мембране, зато есть гидрофобные и положительно заряженные участки для взаимодействия с фосфолипидами внутреннего слоя мембраны. Точечные мутации в этих участках белков нарушали гравитропизм у ростков резуховидки. Поскольку белок с таким строением неспособен прочно фиксироваться в мембране, но при этом критически важен для гравитропизма, то, предположили биологи, он может слабо прикрепляться попеременно к плазматической мембраной и к гликолипидам внешней мембраны статолитов. И действительно, LZY3 и LZY4 были обнаружены на поверхности обеих мембран. Далее ученые при помощи конфокальной микроскопии отследили, как меняется распределение LZY4 в живой клетке после наклона ростков на 90-135 градусов. Уже спустя три минуты статолиты оказывались в нижней части клетки. Через 15 минут обнаружились метки LZY4 на прилежащем участке плазмалеммы, а первые признаки изменения формы корня появились через полчаса с начала эксперимента. Помимо воздействия гравитацией, ученые подвигали амилопласты внутри живых клеток при помощи оптического пинцета, чтобы исключить, что полярность клетки управляется какими-либо другими органеллами, имеющими высокую плотность. Как и в эксперименте с наклоном ростка, через несколько минут флуоресцентная метка, пришитая к LZY4, переходила с пластид на плазматическую мембрану. После оседания LZY на мембране с ним связывались белки семейства RLD, которые, в свою очередь, привлекают на мембрану белки-экспортеры ауксина. Таким образом, японские ученые описали еще один механизм механорецепции живыми организмами. По словам авторов статьи, принцип работы LAZY-зависимых сенсоров, чувствующих направление силы притяжения, но не ее величину, похож на работу «аналогового» инклинометра. Человеческие же проприорецепторы, полукружные канальцы и отолитовые органы работают как акселерометры, детектирующие линейное или угловое ускорение при движении головы, внутренних органов или мышц. Подробнее о принципе их работы можно прочитать в нашем материале «Премия за самочувствие». Градиент ауксина в корне влияет на только на его рост в физиологических условиях, но и, к примеру, на заживление ран.