Tím vedcov vyvinul novú chemickú zlúčeninu, ktorá inhibuje fotosyntézu v listoch rastlín: inhibuje aktivitu proteínového komplexu, ktorý uskutočňuje jednu z kľúčových reakcií procesu – rozklad vody na kyslík. Táto látka sa môže stať prototypom herbicídov, ktoré bojujú proti burine, pričom je neškodná pre ľudí a zvieratá. Výsledky štúdie podporenej grantom od Ruskej vedeckej nadácie (RNF) boli zverejnené v časopise Cells. Gazeta.ru.
Fotosyntéza je proces, pri ktorom rastliny syntetizujú organické zlúčeniny z oxidu uhličitého a vody. Uskutočňuje sa pomocou dvoch veľkých proteínových komplexov - fotosystémov 1 a 2 (PS1 a PS2), z ktorých každý pozostáva z reakčného centra, okolitých proteínov a pigmentov. Pôsobením slnečného žiarenia sa chlorofyl v reakčnom centre excituje a prenáša svoje elektróny na iné molekuly vo fotosystéme. Následné elektrónové prechody sú sprevádzané akumuláciou vysokoenergetických molekúl, ako je ATP, ktoré sa podieľajú na syntéze organických zlúčenín. Nedostatok elektrónov, ktoré z chlorofylu zostali, je kompenzovaný rozkladom molekúl vody – práve pri tomto procese sa ako vedľajší produkt uvoľňuje kyslík.
Vedci z Ústavu základných biologických problémov Ruskej akadémie vied (Pushchino) s kolegami z Gazi University (Turecko) syntetizovali novú zlúčeninu na báze medi a organického fragmentu, ktorý potláča fotosyntézu v listoch. Na určenie účinku látky autori izolovali tylakoidné membrány obohatené o PS2 z listov – štruktúr vo vnútri chloroplastov – a do výslednej suspenzie pridali roztok novej zlúčeniny. Inhibičný účinok sa hodnotil podľa toho, do akej miery sa znížilo uvoľňovanie kyslíka spôsobené osvetlením – napríklad jeho rýchlosť sa znížila o 69 %. Okrem toho bol účinok látky študovaný množstvom ďalších reakcií charakterizujúcich aktivitu PS2: napríklad pridanie inhibítora znížilo luminiscenciu chlorofylu počas fotosyntézy. Zároveň sa účinnosť lieku nemenila s časom, ale závisela len od jeho koncentrácie.
Zníženie uvoľňovania kyslíka ukázalo, že fotosystém pracoval menej efektívne. Predpokladá sa, že hlavným cieľom nového herbicídu je reakčné centrum proteínového komplexu: látka sa viaže na jadro PS2 a mení jeho štruktúru. V dôsledku toho sa podľa vedcov narušil proces prenosu náboja medzi zložkami elektrónového transportného reťazca.
Vyvinutý inhibítor je možné využiť pri tvorbe nového herbicídu, ktorý sa uplatní napríklad v boji proti rýchlo rastúcim burinám, ktoré sa objavujú pred vyklíčením plodín. Keďže reakcia rozkladu vody prebieha iba v rastlinnej bunke, herbicíd je pravdepodobne úplne bezpečný pre ľudí a zvieratá.
„Vyvinuli sme zmes, ktorá účinne zbaví nežiadúce druhy rastlín, čím sa výrazne zvýši úroda plodín. Tieto údaje sa môžu stať základným základom pre vývoj látok, ktoré sú účinné pri najnižších možných koncentráciách,“ hovorí prvý autor práce Sergej Zharmukhamedov, kandidát biologických vied, vedúci výskumník Ústavu základných biologických problémov Ruska. akadémie vied.
Tiež vedci z Ústavu molekulárnej biológie a biotechnológie Národnej akadémie vied Azerbajdžanu (Baku), Ústavu fyziológie rastlín pomenovaného po K.A. Timiryazev (Moskva), Univerzita kráľa Sauda (Saudská Arábia) a Moskovská štátna univerzita pomenovaná po M. V. Lomonosov (Moskva).