Egy tudóscsoport kifejlesztett egy új kémiai vegyületet, amely gátolja a fotoszintézist a növényi levelekben: gátolja annak a fehérjekomplexnek a tevékenységét, amely a folyamat egyik kulcsreakcióját - a víz oxigénné bomlását - hajtja végre. Ez az anyag a gyomok ellen harcoló gyomirtó szerek prototípusává válhat, miközben ártalmatlan emberre és állatra. Az Orosz Tudományos Alapítvány (RNF) támogatásával készült tanulmány eredményeit a Cells folyóiratban tették közzé. Gazeta.ru.
A fotoszintézis az a folyamat, amelynek során a növények szén-dioxidból és vízből szerves vegyületeket szintetizálnak. Két nagy fehérjekomplex – az 1. és 2. fotorendszer (PS1 és PS2) – segítségével hajtják végre, amelyek mindegyike egy reakcióközpontból, környező fehérjékből és pigmentekből áll. A napfény hatására a reakcióközpontban lévő klorofill gerjesztődik, és átadja elektronjait a fotorendszer más molekuláinak. Az ezt követő elektronátmeneteket a szerves vegyületek szintézisében részt vevő nagy energiájú molekulák, például ATP felhalmozódása kíséri. A klorofillból visszamaradt elektronok hiányát a vízmolekulák bomlása kompenzálja – ennek során szabadul fel melléktermékként oxigén.
Az Orosz Tudományos Akadémia (Puschino) Alapvető Biológiai Problémái Intézetének tudósai a Gazi Egyetem (Törökország) munkatársaival új vegyületet szintetizáltak réz és egy szerves fragmens alapján, amely elnyomja a levelekben a fotoszintézist. Az anyag hatásának meghatározására a szerzők PS2-vel dúsított tilakoid membránokat izoláltak a levelekből – a kloroplasztiszokon belüli struktúrákat –, és az új vegyület oldatát adták a kapott szuszpenzióhoz. A gátló hatást úgy értékelték, hogy mennyivel csökkent a megvilágítás okozta oxigénfelszabadulás - például ennek mértéke 69%-kal csökkent. Emellett az anyag hatását számos egyéb, a PS2 aktivitását jellemző reakcióval vizsgálták: például inhibitor hozzáadása csökkentette a klorofill lumineszcenciáját a fotoszintézis során. Ugyanakkor a gyógyszer hatékonysága nem változott az idő múlásával, hanem csak a koncentrációjától függött.
Az oxigénfelszabadulás csökkenése azt jelezte, hogy a fotorendszer kevésbé hatékonyan működött. Feltételezik, hogy az új gyomirtó fő célpontja a fehérjekomplex reakcióközpontja: az anyag a PS2 maghoz kötődik, és megváltoztatja annak szerkezetét. Ennek eredményeként a tudósok szerint az elektronszállítási lánc összetevői közötti töltésátviteli folyamat megszakadt.
A kifejlesztett gátlót egy új gyomirtó készítmény létrehozásában lehet felhasználni, amelyet például a növények csírázása előtt megjelenő, gyorsan növő gyomok elleni küzdelemben alkalmaznak majd. Mivel a vízbontási reakció csak a növényi sejtben megy végbe, a gyomirtó valószínűleg teljesen biztonságos az emberek és az állatok számára.
„Olyan vegyületet fejlesztettünk ki, amely hatékonyan megszabadul a nemkívánatos növényfajoktól, így jelentősen növeli a terméshozamot. Ezek az adatok alapvető alapot képezhetnek a lehető legalacsonyabb koncentrációban hatékony anyagok kifejlesztéséhez” – mondja a munka első szerzője, Szergej Zharmuhamedov, a biológiai tudományok kandidátusa, az Orosz Biológiai Alapvető Problémák Intézetének vezető kutatója. Tudományos Akadémia.
Emellett az Azerbajdzsáni Nemzeti Tudományos Akadémia (Baku) Molekuláris Biológiai és Biotechnológiai Intézetének, a K.A.-ról elnevezett Növényfiziológiai Intézetnek a tudósai. Timiryazev (Moszkva), a King Saud University (Szaúd-Arábia) és a Moszkvai Állami Egyetem M.V. Lomonoszov (Moszkva).