Для этого исследования он сосредоточился на одном типе молекул в трихомах — ацилсахарах. Секреты, которые Ласт и группа ученых МГУ обнаружили в результате изучения этих специализированных метаболитов, открывают эволюционное окно для развивающейся области метаболизма защиты растений, идеи, которые могут привести к инженерным достижениям в области повышения устойчивости к вредителям и медицины человека.В мире насчитывается около 300 000 видов растений, производящих более миллиона метаболитов.
Растения используют эти молекулы для роста, общения друг с другом или защиты от вредителей и болезней. Люди получают выгоду от многих из этих продуктов для продуктов питания, лекарств и промышленного использования.
Тысячи основных метаболитов содержатся в каждом растении, но сотни тысяч более специализированы и встречаются только в определенных группах растений.Ацилсахары являются примером группы специализированных метаболитов, обнаруженных только в семействе Solanaceae, которое включает растения томатов и петунии. Эти специализированные метаболиты имеют широкий спектр структур и производятся различными ферментами, которые вместе проводят ряд биохимических реакций.
«Мы стремились понять, как этот новый путь зародился и разнообразился на протяжении 100 миллионов лет эволюции растений», — сказал Ласт, профессор биохимии, молекулярной биологии и биологии растений МГУ им. Барнета Розенберга и старший автор исследования. «Это наш хрустальный шар, наш взгляд на эволюцию».
Хрустальный шар показал, что многие ферменты, производящие ацилсахара, являются «беспорядочными», что означает, что они могут использовать различные молекулы в качестве отправных точек для своих химических реакций. Это может быть ключом к тому, как растения производят различные ацилсахара.Ученые также обнаружили, что многие ферменты, производящие ацилсахара, кодируются генами, которые изначально были копиями других генов, которые впоследствии приобрели новые роли.Расшифровка этих кодов важна, потому что ацилсахара томатов — естественные пестициды.
Создание заводов по производству ацилсахаров может сократить использование пестицидов в растениеводстве. Кроме того, некоторые из этих механизмов могут помочь в производстве химикатов, имеющих фармацевтическую ценность, в том числе для лечения рака и сердечных заболеваний.
«Растения — мастера-химики, и мы только начинаем понимать метаболические пути, которые они используют для производства этих удивительных соединений», — сказал Ласт, который также является ученым MSU AgBioResearch. «Понимание того, как эволюционировали пути производства этих ферментов, может привести к инновационным способам производства ценных соединений в больших масштабах».
