Tiedemiesryhmä on kehittänyt uuden kemiallisen yhdisteen, joka estää fotosynteesiä kasvien lehdissä: se estää proteiinikompleksin toimintaa, joka suorittaa yhden prosessin avainreaktioista - veden hajoamisen hapeksi. Tästä aineesta voi tulla rikkakasveja torjuvien rikkakasvien torjunta-aineiden prototyyppi, vaikka se on vaaraton ihmisille ja eläimille. Venäjän tiedesäätiön (RNF) apurahalla tehdyn tutkimuksen tulokset julkaistiin Cells-lehdessä, raportoi. Gazeta.ru.
Fotosynteesi on prosessi, jossa kasvit syntetisoivat orgaanisia yhdisteitä hiilidioksidista ja vedestä. Se suoritetaan kahden suuren proteiinikompleksin - fotosysteemien 1 ja 2 (PS1 ja PS2) avulla, joista kumpikin koostuu reaktiokeskuksesta, ympäröivistä proteiineista ja pigmenteistä. Auringonvalon vaikutuksesta reaktiokeskuksessa oleva klorofylli kiihottuu ja siirtää elektroninsa muihin fotosysteemin molekyyleihin. Myöhemmät elektronisiirrot liittyvät orgaanisten yhdisteiden synteesiin osallistuvien korkeaenergisten molekyylien, kuten ATP:n, kerääntymiseen. Klorofyllista jääneiden elektronien puutetta kompensoi vesimolekyylien hajoaminen - tämän prosessin aikana sivutuotteena vapautuu happea.
Venäjän tiedeakatemian biologisten perusongelmien instituutin (Pushchino) tutkijat ja Gazin yliopiston (Turkki) kollegansa ovat syntetisoineet uuden kupariin ja orgaaniseen fragmenttiin perustuvan yhdisteen, joka estää fotosynteesiä lehdissä. Aineen vaikutuksen määrittämiseksi kirjoittajat eristivät PS2:lla rikastettuja tylakoidikalvoja lehdistä - kloroplastien sisällä olevista rakenteista - ja lisäsivät uuden yhdisteen liuoksen tuloksena olevaan suspensioon. Estovaikutusta arvioitiin sillä, kuinka paljon valaistuksen aiheuttama hapen vapautuminen väheni - esimerkiksi sen nopeus pieneni 69 %. Lisäksi aineen vaikutusta tutkittiin useilla muilla PS2:n aktiivisuutta kuvaavilla reaktioilla: esimerkiksi inhibiittorin lisääminen vähensi klorofyllin luminesenssia fotosynteesin aikana. Samaan aikaan lääkkeen tehokkuus ei muuttunut ajan myötä, vaan riippui vain sen pitoisuudesta.
Hapen vapautumisen väheneminen osoitti, että valojärjestelmä toimi vähemmän tehokkaasti. Uuden herbisidin pääkohteena oletetaan olevan proteiinikompleksin reaktiokeskus: aine sitoutuu PS2-ytimeen ja muuttaa sen rakennetta. Tämän seurauksena tutkijoiden mukaan sähkönsiirtoketjun komponenttien välinen varauksensiirtoprosessi häiriintyi.
Kehitettyä inhibiittoria voidaan käyttää uuden rikkakasvien torjunta-aineen luomiseen, jota käytetään esimerkiksi taistelussa nopeasti kasvavia rikkakasveja vastaan, jotka ilmestyvät ennen sadon itämistä. Koska veden hajoamisreaktio suoritetaan vain kasvisolussa, rikkakasvien torjunta-aine on todennäköisesti täysin turvallinen ihmisille ja eläimille.
”Olemme kehittäneet yhdisteen, joka poistaa tehokkaasti ei-toivotut kasvilajit ja lisää siten merkittävästi satoa. Näistä tiedoista voi muodostua perustavanlaatuinen perusta sellaisten aineiden kehittämiselle, jotka ovat tehokkaita pienillä mahdollisilla pitoisuuksilla”, sanoo työn ensimmäinen kirjoittaja Sergey Zharmukhamedov, biologisten tieteiden kandidaatti, johtava tutkija Venäjän perusbiologisten ongelmien instituutista. Tiedeakatemia.
Myös tutkijat Azerbaidžanin kansallisen tiedeakatemian (Baku) molekyylibiologian ja bioteknologian instituutista, K.A.:n mukaan nimetystä kasvifysiologian instituutista. Timiryazev (Moskova), King Saud University (Saudi-Arabia) ja Moskovan valtionyliopisto nimetty M.V. Lomonosov (Moskova).