Один из белков растительной клетки управляет фотосинтезом, перестраивая мембраны её фотосинтетических станций.

С помощью фотосинтеза растения превращают углекислый газ в глюкозу, при этом как побочный продукт образуется кислород. Энергию даёт свет: сложная система белков ловит кванты света и передаёт их друг другу; пока свет течёт по цепочке белков, он высвобождает энергию, за счёт которой идут биохимические реакции синтеза углеводов.

Хлоропласты в растительной клетке.(Фото: BASF - We create chemistry / Flickr.com) 

При этом растения используют энергию света не очень эффективно, всего лишь на считанные проценты. И биотехнологи сейчас ищут разные способы, чтобы повысить эффективность фотосинтеза. Почти все поиски тут сосредоточены на белках, которые непосредственно занимаются фотосинтезом. Сотрудники Копенгагенского университета полагают, что есть и другие способы — например, мы совершенно напрасно пренебрегаем белком CURT1, от которого зависит формирование хлоропластов.

Хлоропластами называют специальные сложноустроенные мембранные органеллы растительных и водорослевых клеток. Их наружные и внутренние мембраны служат опорой для фотоулавливающих белков, а в пространстве между мембранами идёт та самая сборка углеводов их неорганических молекул. Очевидно, что эффективность фотосинтеза зависит от того, как устроены мембранная инфраструктура, мембранные платформы и опоры хлоропластов. Про белок CURT1 давно было известно, что он помогает формироваться хлоропластам, но считалось, что более или менее значительную роль он играет только в развивающихся листьях. Однако, как говорится в недавней статье в PNAS, растения синтезируют большие количества CURT1 на протяжении всей жизни, и из зрелых листьев он никуда не исчезает.

CURT1 продолжает регулировать форму хлоропластов, кривизну их мембран в зависимости от изменений в освещении. Если света становится мало, хлоропластные мембраны меняются так, чтобы фотосинтез шёл с прежней эффективностью, несмотря на малое количество света. Если света слишком много, так что он может повредить растению, мембраны снова перестраиваются с помощью того же CURT1, чтобы сбросить избыток световой энергии. И если CURT1 в клетках оказывается слишком много или слишком мало, растение просто плохо растёт и у него повышается риск преждевременно погибнуть.

Зная о том, насколько на самом деле важен CURT1 для фотосинтеза, можно использовать его как инструмент, позволяющий создавать более урожайные сорта сельскохозяйственных культур.