Mokslininkų komanda sukūrė naują cheminį junginį, kuris stabdo fotosintezę augalų lapuose: slopina baltymų komplekso, vykdančio vieną iš pagrindinių proceso reakcijų – vandens skaidymą iki deguonies, veiklą. Ši medžiaga gali tapti herbicidų, kovojančių su piktžolėmis, prototipu, tuo tarpu ji yra nekenksminga žmonėms ir gyvūnams. Tyrimo, paremto Rusijos mokslo fondo (RSF) dotacija, rezultatai buvo paskelbti žurnale Cells, praneša. „Gazeta.ru“.
Fotosintezė yra procesas, kurio metu augalai šviesoje sintetina organinius junginius iš anglies dioksido ir vandens. Tai atliekama naudojant du didelius baltymų kompleksus – fotosistemas 1 ir 2 (PS1 ir PS2), kurių kiekviena susideda iš reakcijos centro, aplinkinių baltymų ir pigmentų. Veikiamas saulės šviesos, reakcijos centre esantis chlorofilas pereina į sužadinimo būseną ir perduoda savo elektronus kitoms fotosistemos molekulėms. Vėlesnius elektronų perėjimus lydi didelės energijos molekulių, tokių kaip ATP, kurios dalyvauja organinių junginių sintezėje, kaupimasis. Dėl chlorofilo prarastų elektronų trūkumą kompensuoja vandens molekulių irimas – būtent šio proceso metu kaip šalutinis produktas išsiskiria deguonis.
Mokslininkai iš Rusijos mokslų akademijos Fundamentinių biologinių problemų instituto (Pushchino) ir kolegos iš Gazi universiteto (Turkija) susintetino naują junginį, kurio pagrindą sudaro varis ir organinis fragmentas, kuris slopina fotosintezę lapuose. Siekdami nustatyti medžiagos poveikį, autoriai iš lapų išskyrė PS2 praturtintas tilakoidines membranas – struktūras chloroplastų viduje – ir į gautą suspensiją įpylė naujo junginio tirpalo. Slopinamasis poveikis buvo vertinamas pagal tai, kiek sumažėjo šviesos sukeltas deguonies išsiskyrimas – taigi jo greitis sumažėjo 69%. Be to, medžiagos poveikis buvo tiriamas atliekant daugybę kitų PS2 aktyvumą apibūdinančių reakcijų: pavyzdžiui, pridėjus inhibitorių, fotosintezės metu sumažėjo chlorofilo švytėjimas. Tuo pačiu metu vaisto veiksmingumas laikui bėgant nekito, o priklausė tik nuo jo koncentracijos.
Deguonies gamybos sumažėjimas parodė, kad fotosistema veikė ne taip efektyviai. Daroma prielaida, kad pagrindinis naujojo herbicido taikinys yra baltymų komplekso reakcijos centras: medžiaga jungiasi prie PS2 šerdies ir keičia jos struktūrą. Dėl to, mokslininkų nuomone, buvo sutrikęs krūvio perdavimo tarp elektronų transportavimo grandinės komponentų procesas.
Sukurtas inhibitorius gali būti panaudotas kuriant naują herbicidą, kuris bus naudojamas, pavyzdžiui, kovojant su greitai augančiomis piktžolėmis, atsirandančiomis prieš pasėliams sudygti. Kadangi vandens skilimo reakcija vyksta tik augalo ląstelėje, tikėtina, kad herbicidas bus visiškai saugus žmonėms ir gyvūnams.
„Sukūrėme junginį, kuris veiksmingai pašalins nepageidaujamas augalų rūšis ir taip žymiai padidins pasėlių derlių. Šie duomenys gali tapti pagrindiniu pagrindu kuriant medžiagas, kurios efektyviai veikia esant mažiausioms įmanomoms koncentracijoms“, – sako pirmasis darbo autorius Sergejus Žarmuchamedovas, biologijos mokslų kandidatas, Rusijos Fundamentinių biologinių problemų instituto vadovaujantis tyrėjas. Mokslų akademija.
Tyrime dalyvavo ir Azerbaidžano nacionalinės mokslų akademijos (Baku) Molekulinės biologijos ir biotechnologijos instituto, K.A. vardu pavadinto Augalų fiziologijos instituto mokslininkai. Timiryazev (Maskva), Karaliaus Saudo universitetas (Saudo Arabija) ir Maskvos valstybinis universitetas, pavadintas M. V. Lomonosovas (Maskva).