科学者チームは、植物の葉の光合成を阻害する新しい化合物を開発しました。これは、プロセスの重要な反応の XNUMX つである水を酸素に分解するタンパク質複合体の活性を阻害します。 この物質は雑草と戦う除草剤の原型となり得るが、人間や動物には無害である. ロシア科学財団 (RNF) からの助成金によって支援されたこの研究の結果は、Cells 誌に掲載されました。 Gazeta.ru.
光合成は、植物が二酸化炭素と水から有機化合物を合成するプロセスです。 これは、1 つの大きなタンパク質複合体 - 光化学系 2 と 1 (PS2 と PSXNUMX) の助けを借りて実行されます。それぞれは、タンパク質と色素を取り囲む反応中心で構成されています。 太陽光の作用下で、反応中心のクロロフィルが励起され、その電子を光化学系の他の分子に転送します。 その後の電子遷移には、有機化合物の合成に関与する ATP などの高エネルギー分子の蓄積が伴います。 クロロフィルから残った電子の不足は、水分子の分解によって補われます。この過程で、酸素が副産物として放出されます。
ロシア科学アカデミー (プシチノ) の基礎生物学的問題研究所の科学者は、ガジ大学 (トルコ) の同僚と共に、銅と葉の光合成を抑制する有機フラグメントに基づく新しい化合物を合成しました。 この物質の効果を調べるために、著者らは PS2 が豊富なチラコイド膜 (葉緑体内部の構造) を葉から分離し、得られた懸濁液に新しい化合物の溶液を加えました。 阻害効果は、照明によって引き起こされる酸素放出がどれだけ減少したかによって評価されました。たとえば、その速度は69%減少しました。 さらに、この物質の効果は、PS2 の活性を特徴付ける他の多くの反応によって研究されました。たとえば、阻害剤の添加により、光合成中のクロロフィルの発光が減少しました。 同時に、薬の有効性は時間とともに変化しませんでしたが、その濃度のみに依存していました。
酸素放出の減少は、光化学系の効率が低下したことを示しました。 新しい除草剤の主な標的は、タンパク質複合体の反応中心であると考えられています。この物質は PS2 コアに結合し、その構造を変化させます。 その結果、科学者によると、電子輸送チェーンのコンポーネント間の電荷移動のプロセスが中断されました。
開発された阻害剤は、新しい除草剤の作成に使用できます。これは、たとえば、作物の発芽前に現れる急速に成長する雑草との戦いに使用されます。 水の分解反応は植物細胞でのみ行われるため、除草剤は人や動物に対して完全に安全であると考えられます。
「私たちは、不要な植物種を効果的に除去する化合物を開発したため、収穫量が大幅に増加しました。 これらのデータは、可能な限り低い濃度で有効な物質を開発するための基本的な基礎となる可能性があります」と、研究の筆頭著者であるセルゲイ・ザルムハメドフ氏は述べています。科学アカデミー。
また、アゼルバイジャン国立科学アカデミー(バクー)の分子生物学およびバイオテクノロジー研究所の科学者、K.A. にちなんで名付けられた植物生理学研究所。 Timiryazev (モスクワ)、King Saud University (サウジアラビア)、M.V. にちなんで名付けられたモスクワ州立大学。 ロモノソフ(モスクワ)。