作为多学科国际团队的一部分,阿德莱德大学的研究人员揭示了植物生命中一个基本的新生化机制。
这项发表在《植物学杂志》上的研究详细介绍了植物细胞壁中碳水化合物参与的酶催化反应的发现,这对其结构至关重要。
项目负责人马里亚·赫姆沃教授表示,这一发现为了解植物细胞壁如何形成、结构化和再塑造提供了重要的知识。
“植物细胞壁具有多种重要功能,包括为形成植物的组织器官所需的许多不同细胞类型提供形状,细胞间通信,以及在植物与微生物相互作用中发挥作用,包括对潜在病原体的防御反应”,赫姆沃教授说道。
此前针对植物中木聚糖碳水化合物的化学和功能的研究发现,木聚糖木聚葡糖转移酶酶是细胞壁再建模中的关键催化剂之一。
仅通过本研究使用的方法学发展,即重组技术 - 能够将蛋白质分离出纯净状态 - 和定义的碳水化合物的可得性,才有可能观察到木聚糖和果胶碳水化合物之间发生的酶催化反应。
“当我们能够密切观察大麦木聚糖木聚葡糖转移酶的底物特异性时,我们发现了一种化学反应,从而产生异头多糖(由化学上不同成分组成的碳水化合物)。我们还可以在分子水平上检查这些反应,以确定这些酶如何精确地作用”,赫姆沃教授说。
“识别植物细胞壁的不同组分固然重要,但光是这样还不够,我们需要了解它们是如何形成和作用的,而我们能够分离出纯净的蛋白质来进行检查,这正是我们可以做到这一点的方法。”赫姆沃教授表示。
“这一发现是我们理解细胞壁如何构建的新积木。”
“一旦你了解了某物是如何制作的,你就可以以不同方式来构建或拆除它,”赫姆沃教授说。
“这就是为什么关于这些酶如何运作的基本知识是如此宝贵的原因。”
这些发现对植基产业的可持续性,如农业、园艺、林业生产生物燃料和食品和材料加工,可能会产生深远影响。
迄今为止,该团队已经对大麦中的36个木聚糖木聚葡糖转移酶中的四个进行了表征,因此还有很多要检查,这可能会带来更多的发现。一旦这项工作完成了大麦的检查,这种方法可以应用于检查其他作物,比如小麦和水稻的细胞壁。
“植物是世界上最大的可再生资源 - 植物养活世界,它们还生产生物燃料形式的能源,”赫姆沃教授说道。
这一知识可以用于生物工程类似于植物细胞壁再建模中涉及的蛋白质,从而创造出更高质量的食品,并学习如何拆除植物细胞壁以获得生物燃料。
这项国际合作还包括来自丹麦(哥本哈根大学)、斯洛伐克共和国(布拉迪斯拉发格糖组中心)和中国(淮阴师范学校)的研究人员。