Łódzcy naukowcy opisali strukturę enzymu roślinnego – ornitynowej transkarbamylazy, który odgrywa kluczową rolę w metabolizmie roślin. Badania te mogą w przyszłości posłużyć do opracowania nowych środków ochrony roślin, które będą działały wyłącznie na chwasty, nie szkodząc roślinom uprawnym ani środowisku naturalnemu.
Zespół badaczy z Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności – mgr inż. Maciej Nielipiński, dr inż. Agnieszka Pietrzyk-Brzezińska i dr hab. inż. Bartosz Sekuła – został uhonorowany prestiżowym tytułem „Diament Krystalograficzny” przez Komitet Krystalografii Polskiej Akademii Nauk. Wyróżnienie przyznano za odkrycie i opis struktury kluczowego enzymu roślinnego – ornitynowej transkarbamylazy (OTC) – opublikowane na łamach czasopisma „Frontiers in Plant Science” (DOI: 10.3389/fpls.2023.1297956).
Enzym z „klapką” i toksyczna sztuczka bakterii
Enzym OTC odgrywa istotną rolę w metabolizmie roślin – bez niego nie są one w stanie wytwarzać niektórych aminokwasów niezbędnych do wzrostu. Zespół badaczy, wykorzystując krystalografię rentgenowską, po raz pierwszy poznał jego dokładną strukturę. Okazało się, że enzym zawiera specjalną ruchomą część – rodzaj „klapki”, która kontroluje dostęp do centrum reakcji chemicznej.
Bakterie takie jak Pseudomonas syringae potrafią jednak sprytnie zablokować enzym, wprowadzając do jego wnętrza toksynę przypominającą naturalny składnik. W rezultacie roślina choruje, a jej wzrost zostaje zahamowany.
Szansa na nowe, bezpieczne herbicydy
Choć odkryty mechanizm jest zagrożeniem dla roślin, jego dokładne zrozumienie może przynieść korzyści. Naukowcy uważają, że wiedza o strukturze OTC i sposobach jego blokowania może posłużyć do stworzenia nowych, selektywnych herbicydów – takich, które będą działały tylko na chwasty, nie szkodząc roślinom uprawnym ani środowisku naturalnemu.
Badania zostały sfinansowane z grantu SONATA, przyznawanego przez Narodowe Centrum Nauki. Ich znaczenie wykracza poza polską naukę – stanowią ważny krok w kierunku zrównoważonego rolnictwa i ochrony roślin przed chorobami.
Źródło i fot.: Politechnika Łódzka. Na zdjęciu (od lewej): dr hab. inż. Bartosz Sekuła, dr inż. Agnieszka Pietrzyk-Brzezińska i mgr inż. Maciej Nielipiński.
