Skupina znanstvenikov je razvila novo kemično spojino, ki zavira fotosintezo v rastlinskih listih: zavira aktivnost proteinskega kompleksa, ki izvaja eno ključnih reakcij procesa – razgradnjo vode v kisik. Ta snov lahko postane prototip herbicidov, ki se borijo proti plevelom, medtem ko je neškodljiva za ljudi in živali. Rezultati študije, podprte z donacijo Ruske znanstvene fundacije (RNF), so bili objavljeni v reviji Cells, poroča Gazeta.ru.
Fotosinteza je proces, pri katerem rastline sintetizirajo organske spojine iz ogljikovega dioksida in vode. Izvaja se s pomočjo dveh velikih proteinskih kompleksov - fotosistemov 1 in 2 (PS1 in PS2), od katerih je vsak sestavljen iz reakcijskega centra, okoliških proteinov in pigmentov. Pod vplivom sončne svetlobe se klorofil v reakcijskem središču vzbudi in prenese svoje elektrone na druge molekule v fotosistemu. Kasnejše prehode elektronov spremlja kopičenje visokoenergijskih molekul, kot je ATP, ki sodelujejo pri sintezi organskih spojin. Pomanjkanje elektronov, ki ostanejo iz klorofila, se kompenzira z razgradnjo vodnih molekul – med tem procesom se kot stranski produkt sprosti kisik.
Znanstveniki z Inštituta za temeljne biološke probleme Ruske akademije znanosti (Pushchino) s kolegi z univerze Gazi (Turčija) so sintetizirali novo spojino na osnovi bakra in organskega fragmenta, ki zavira fotosintezo v listih. Da bi ugotovili učinek snovi, so avtorji izolirali s PS2 obogatene tilakoidne membrane iz listov - strukture znotraj kloroplastov - in dodali raztopino nove spojine v nastalo suspenzijo. Zaviralni učinek je bil ocenjen glede na to, koliko se je zmanjšalo sproščanje kisika zaradi osvetlitve – njegova stopnja se je na primer zmanjšala za 69 %. Poleg tega so učinek snovi preučevali s številnimi drugimi reakcijami, ki označujejo aktivnost PS2: na primer, dodatek inhibitorja je zmanjšal luminiscenco klorofila med fotosintezo. Hkrati se učinkovitost zdravila s časom ni spreminjala, temveč je bila odvisna le od njegove koncentracije.
Zmanjšanje sproščanja kisika je pokazalo, da je fotosistem deloval manj učinkovito. Domneva se, da je glavna tarča novega herbicida reakcijsko središče proteinskega kompleksa: snov se veže na jedro PS2 in spremeni njegovo strukturo. Posledično je bil po mnenju znanstvenikov moten proces prenosa naboja med komponentami transportne verige elektronov.
Razviti inhibitor se lahko uporabi pri ustvarjanju novega herbicida, ki se bo uporabljal na primer v boju proti hitro rastočim plevelom, ki se pojavijo pred kalitvijo posevkov. Ker se reakcija razgradnje vode izvaja samo v rastlinski celici, je herbicid verjetno popolnoma varen za ljudi in živali.
»Razvili smo spojino, ki se bo učinkovito znebila nezaželenih rastlinskih vrst in tako znatno povečala pridelek. Ti podatki lahko postanejo temeljna osnova za razvoj snovi, ki so učinkovite pri najnižjih možnih koncentracijah,« pravi prvi avtor dela Sergej Žarmuhamedov, kandidat bioloških znanosti, vodilni raziskovalec na Inštitutu za temeljne biološke probleme Ruske federacije. Akademija znanosti.
Tudi znanstveniki z Inštituta za molekularno biologijo in biotehnologijo Nacionalne akademije znanosti Azerbajdžana (Baku), Inštituta za fiziologijo rastlin po imenu K.A. Timiryazev (Moskva), Univerza kralja Sauda (Saudova Arabija) in Moskovska državna univerza po imenu M.V. Lomonosov (Moskva).