Биохимики повысили эффективность производства биотоплива

Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) придумали, как модифицировать растения для повышения эффективности производства биодизеля — жидкого моторного биотоплива, состоящего из смеси эфиров жирных кислот. Исследователи представили результаты своей работы в журнале The Plant Cell.

Изучая процесс фотосинтеза растений, американские ученые выявили ранее неизвестную связь между белком, регулирующим синтез углеводов (сахаров) у растений, и синтезом растительных жиров. Этот белок контролирует уровень производства сахаров у растений так же, как термостат контролирует температуру.

Сырьем для биотоплива являются сельскохозяйственные культуры с высоким содержанием жиров, крахмала и углеводов. Растительные жиры перерабатываются в биодизель, а крахмалы и сахара — в этанол. По словам ученых, это исследование показывает, как фундаментальное понимание биохимии и биологии растений может быть полезно для увеличения производства желаемых продуктов растительного происхождения, таких как биотопливо.

Белок под названием KIN10 присоединяет фосфатные группы к ферментам, регулируя их активность, что в конечном счете ведет к увеличению синтеза углеводов у растений. Повышенный синтез сахаров приводит к тому, что растения начинают запасать энергию в виде жирных кислот — ценных компонентов в производстве биотоплива. Биохимики решили обнаружить связующий компонент между синтезом сахаров и синтезом жиров у растений.

Исследователи изучили процессы фосфорилирования тысяч белков, в которых принимает участие KIN10, но так и не смогли найти вещество, которое регулировало бы выработку жиров у растений. Тогда ученые обратили внимание на главный белок, регулирующий синтез растительных жиров. Этот белок под названием WRINKLED1 включает гены, участвующие в синтезе жирных кислот.

Однако, когда уровень сахаров невысокий (энергию в виде жиров накапливать не нужно), белок KIN10 фосфорилирует WRINKLED1, не позволяя ему производить больше жиров. Но, когда уровень углеводов повышается, KIN10 не выключает белок WRINKLED1, позволяя ему увеличить выработку жирных кислот.

Ученые придумали, как обмануть растение, заставляя его производить больше жиров. По мнению ученых, достаточно изменить сайты фосфорилирования белка WRINKLED1, чтобы белок KIN10 не смог подавить его активность, даже когда уровень углеводов находится на невысоком уровне.

По словам ученых, эта работа поможет выращивать растения, богатые жирами, что приведет к эффективному производству жидкого биотоплива.