Η ένδειξη είναι στην κόλλα:Η μελέτη δείχνει πώς τα φυτά τη συγκρατούν κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης
"Ο τρόπος με τον οποίο μεταφέρεται η κυτταρίνη και στη συνέχεια συναρμολογείται στο κυτταρικό τοίχωμα είναι ένα πρόβλημα του Αγίου Δισκοπότηρου στη φυτική βιολογία", δήλωσε ο Loren Hough, διευθυντής προγράμματος για το πρόγραμμα βιολογικών συστημάτων και συνθετικών βιολογίας στο Γραφείο Επιστημών της DOE, Γραφείο Βασικών Ενεργειακών Επιστημών. "Αυτή η μελέτη αποκαλύπτει πώς τα δομικά στοιχεία για την κυτταρίνη συναντιούνται στο τελικό προϊόν στο κυτταρικό τοίχωμα του φυτού".
Η κυτταρίνη είναι μια μακρά αλυσίδα που αποτελείται από μικρότερα μόρια που ονομάζονται γλυκόζη. Ένα από τα μεγάλα μυστήρια είναι ο λόγος για τον οποίο η κυτταρίνη συγκεντρώνεται σε μια τόσο άκαμπτη μορφή μέσα στο φυτό.
Η κυτταρίνη παράγεται σε μια εξειδικευμένη γραμμή συναρμολόγησης μέσα στα φυτικά κύτταρα που ονομάζεται σύμπλοκο συνθετάσης κυτταρίνης. Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές της Κίνας, με επικεφαλής τον Jiayang Li της κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, εξέτασαν προσεκτικά τη γραμμή συναρμολόγησης με τη μικροσκοπία κρυο-ηλεκτρονικού. Το όργανο επιτρέπει στους ερευνητές να εξετάσουν τις πρωτεΐνες, όπως οι συνθετάσες κυτταρίνης, όταν είναι παγωμένα σε δράση, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι πρωτεΐνες εκτελούν συγκεκριμένες εργασίες.
Οι ερευνητές δημιούργησαν συμπλέγματα ενζύμων συνθετάσης κυτταρίνης που θα μπορούσαν να μελετήσουν με αυτή την τεχνική μικροσκοπίου κρυο-ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Στη συνέχεια, ήταν σε θέση να ανακατασκευάσουν ένα λεπτομερές μοντέλο που να δείχνει τα συμπλέγματα πρωτεϊνών που εμπλέκονται στη σύνθεση κυτταρίνης.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η ημικυτταρίνη δρα σαν μια κόλλα που καθοδηγεί την παραγωγή κυτταρίνης μέσα στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών. Η μελέτη αποκάλυψε πώς οι κόλλες έρχονται μαζί για να δημιουργήσουν μια ισχυρή μήτρα αλυσίδων κυτταρίνης.
"Οι ερευνητές ήταν πραγματικά σε θέση να δουν τις ημικυτταρίνες να αλληλεπιδρούν με ένα σύμπλεγμα διαμεμβρανικής κυτταρίνης συνθετάσης, καθώς συνθέτει πραγματικά αλυσίδες κυτταρίνης", δήλωσε ο Hough.
Η κατανόηση αυτού του μηχανισμού ανάπτυξης των φυτών θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων φυτών που παράγουν περισσότερες και ισχυρότερες ίνες κυτταρίνης. Αυτό το βελτιωμένο υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή βιοκαυσίμων, χαρτιού, κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων και άλλων προϊόντων.
"Η CelluLose είναι ένας από τους σημαντικότερους ανανεώσιμους πόρους στον πλανήτη", δήλωσε ο Michael Himmel, διευθυντής του Bioenergy Science Center (BESC), ενός ερευνητικού κέντρου DOE Bioenergy (BRC). "Αυτή η μελέτη είναι μια σημαντική ανακάλυψη στην κατανόηση της παραγωγής κυτταρίνης σε φυτά. Είναι συναρπαστικό να σκεφτόμαστε τις δυνατότητες για τη χρήση αυτού του ζωτικού πόρου σε βιοκαύσιμα και άλλες εφαρμογές που σχετίζονται με την ενέργεια. "
Η μελέτη συμβάλλει επίσης στο έργο Agile Biofoundry που χρηματοδοτείται από την DOE. Το Agile Biofoundry προωθεί τα σύνορα της συνθετικής βιολογίας αναπτύσσοντας ένα "ευέλικτο χυτήριο" που είναι σε θέση να σχεδιάσει, να δημιουργήσει και να δοκιμάσει νέα γενετικά κυκλώματα και ολόκληρα κύτταρα από το μηδέν. Το έργο που δημοσιεύεται στη φύση είναι ένα πρωταρχικό παράδειγμα ευέλικτων χυτηρίων σε δράση.
"Αυτή η έρευνα παρουσιάζει πώς οι θεμελιώδεις ανακαλύψεις που σχετίζονται με τη βιολογία των φυτών μπορούν να επιταχυνθούν από την πλατφόρμα συνθετικής βιολογίας της Agile Biofoundry", δήλωσε ο Chris Voigt, διευθυντής της Agile Biofoundry και καθηγητής της Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.
