Самый сложный язык в мире может спасти миллионы людей

Фотосинтез может спасти миллионы человеческих жизней! Подождите, как?! Какая здесь связь? Растения создают энергию из солнечного света, воды и углекислого газа. Мы знаем это уже давно. Оказывается, детальное понимание этого процесса может помочь найти лекарство от рака. Долгое время ученые пытались выяснить, как растения запускают процесс превращения солнечного света в сахар с помощью фотосинтеза. Но теперь некоторые исследователи наконец-то расшифровали эти хитрые сигналы, которые растения посылают сами себе!

В течение многих лет ботаники знали, что ядро в растительной клетке — это большой босс, раздающий команды другим частям клетки. Для этого ядро создает белки, которые указывают другим частям, что делать. И если этих белков нет, растение не сможет расти или зеленеть. Но в ядре сотни различных белков, и выяснить, какие из них сообщают растению, что нужно начинать фотосинтез, было огромной проблемой. Это было похоже на попытку найти иголку в стоге сена. Но теперь профессор ботаники Мэн Чен и его команда сумели найти четыре таких белка и задокументировать весь процесс.

Итак, Чен и его команда обнаружили четыре новых белка, которые помогают растениям запускать процесс фотосинтеза, превращающий солнечный свет в энергию для роста. Эти белки — часть сложного процесса, который происходит в двух разных «комнатах» клетки, и они помогают различным частям растения «разговаривать» друг с другом, чтобы они могли работать вместе для получения энергии. Чен сравнивает этот процесс с симфонией, где белки в ядре выступают в роли дирижеров, которые запускают игру оркестра. Эти дирижеры называются фоторецепторами — они реагируют на свет и активируют гены, запускающие фотосинтез. Однако им необходимо общаться с другими частями клетки, которые находятся далеко, подобно музыкантам, играющим в разных комнатах. Здесь на помощь приходят четыре недавно открытых белка — они помогают «дирижерам» посылать сообщения другим частям клетки.

Это исследование финансировал Национальный институт здравоохранения США, который надеется, что оно поможет найти лекарство от рака. Дело в том, что хлоропласты — части растительных клеток, ответственные за фотосинтез, и митохондрии, вырабатывающие химическую энергию в клетках человека, имеют некоторые сходства. И те и другие помогают вырабатывать энергию для роста, а также содержат генетический материал. Ученые изучали процессы внутренней коммуникации внутри клетки. Они выяснили, что когда что-то не так с маленькими органами внутри клетки, называемыми органеллами, они посылают сообщение в ядро, которое действует как штаб-квартира клетки.

Однако мы мало знаем о том, как ядро посылает сообщения органеллам. Чен считает, что способ общения ядра с органеллами в растениях похож на то, как это происходит у животных. Изучая, как ядро общается с хлоропластами, мы можем узнать, как оно контролирует митохондриальные гены. Дисфункция этих генов может привести к таким опасным заболеваниям, как рак. Что, если мы научимся контролировать эти процессы и таким образом найдем способ обратить вспять развитие рака?

Важно понять, как контролируется фотосинтез, потому что это может быть использовано не только для изучения болезней. Например, если мы когда-нибудь будем жить на другой планете, нам нужно будет выращивать пищу в закрытых помещениях и придумать способ обеспечить растения достаточным количеством света для роста. Кроме того, из-за изменения климата фермерам становится всё труднее выращивать урожай. Понимая, как растут растения, мы сможем найти способы помочь им выжить и прокормить нас. «Причина, по которой мы можем выжить на этой планете, заключается в том, что растения осуществляют фотосинтез. Без них не было бы животных, включая людей, — говорит Чен. — Если мы поймем, как управлять ростом растений, мы сможем контролировать количество производимой нами пищи, что решит многие наши проблемы в будущем».