У растений пигмент хлорофилл играет центральную роль в фотосинтезе: процессе преобразования солнечного света в энергию. Этот процесс включает создание потока электронов путем удаления одного из молекулы и передачи его другой. Первый шаг происходит, когда электрон передается от хлорофилла к соединению, называемому феофитином а.
Осенняя окраска листьев возникает, когда хлорофилл разлагается как нормальная часть старения или «старения» листьев, играя важную роль в рециркуляции азота. Процесс разложения хлорофилла запускается, когда фермент извлекает магний (Mg) из хлорофилла. Исследователи назвали фермент Mg-деехелатазой, но никогда не смогли обнаружить его фактическое присутствие в экспериментах.
Юсуке Симода, Хисаши Ито и Аюми Танака из Университета Хоккайдо продемонстрировали, что ген с известным участием в деградации хлорофилла, называемый Stay-Green (SGR), кодирует Mg-декелатазу.Мутанты Stay-Green позволяют листьям сохранять зелень во время старения. Этот ген был одним из нескольких, которые привели Грегора Менделя к установлению основных законов генетики в 19 веке, изучая характеристики гороха на протяжении нескольких поколений. Однако долгое время было неизвестно, что на самом деле кодирует ген.
Команда временно индуцировала SGR в полностью зеленых листьях небольшого цветущего растения, называемого кресс-салатом. Они обнаружили, что это привело к снижению уровня хлорофилла.
Они также инкубировали хлорофилл в пробирке с SGR, что привело к его превращению в феофитин а. Хлорофилл можно превратить в феофитин а только путем извлечения из него Mg. Эксперименты убедительно свидетельствуют о том, что Mg-деехелатаза участвует в деградации хлорофилла через SGR.Результаты команды также предполагают, что SGR также может извлекать Mg из хлорофилла, встроенного в светособирающий комплекс, что приводит к его деградации. «Остается неясным, играет ли SGR роль через активность Mg-дехелатазы в обеспечении феофитина А для процесса фотосинтеза», — говорит Хисаши Ито. «Мало что известно о механизме, с помощью которого фермент извлекает ион металла из органического соединения.
Наше исследование может привести к открытию новых механизмов реакции».