ถั่วงอกที่ปลูกในที่มืดซึ่งเป็นวัตถุดิบในการกำหนดโครงสร้างของคอมเพล็กซ์ระบบทางเดินหายใจของพืช เครดิต: Kaitlyn Abe และ Maria Guadalupe Zaragoza (CC BY 4.0) นักวิจัยได้เปิดเผยโครงสร้างอะตอมแรกของอุปกรณ์ช่วยหายใจที่พืชใช้ในการผลิตพลังงาน ตามการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันนี้ในeLife โครงสร้าง 3 มิติของส่วนประกอบโปรตีนขนาดใหญ่เหล่านี้ ซึ่งได้รับการอธิบายครั้งแรกสำหรับพืชทุกสายพันธุ์ เป็นก้าวสู่การพัฒนาสารกำจัดวัชพืชที่ปรับปรุงให้ดีขึ้นซึ่งกำหนดเป้าหมายการหายใจของพืช พวกเขายังสามารถช่วยในการพัฒนาสารกำจัดศัตรูพืชที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งกำหนดเป้าหมายการเผาผลาญของศัตรูพืชในขณะที่หลีกเลี่ยงอันตรายต่อพืชผล
สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ใช้การหายใจเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานจากอาหาร
พืชใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อเปลี่ยนแสงแดดเป็นน้ำตาล แล้วหายใจเพื่อสลายน้ำตาลให้เป็นพลังงาน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบของเซลล์ขนาดเล็กที่เรียกว่าไมโทคอนเดรียและชุดของโปรตีนห้าส่วนประกอบที่จัดเรียงตัวเองใน ‘ขบวนการขนส่งอิเล็กตรอน’
“การรู้ว่าพืชแปลงพลังงานผ่านการหายใจได้อย่างไรเป็นส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจว่าพืชเติบโตอย่างไร พวกมันปรับตัวอย่างไรกับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม และกลยุทธ์ใดที่เราสามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงผลผลิตพืชผลได้” Maria Maldonado ผู้เขียนคนแรกของแผนกดุษฎีบัณฑิตของแผนกอธิบาย ชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส (UC Davis) สหรัฐอเมริกา “แม้ว่าโครงสร้าง 3 มิติของส่วนประกอบระบบหายใจจะเป็นที่เข้าใจกันดีในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เชื้อรา และแบคทีเรีย แต่ความท้าทายทางเทคนิคในการรวบรวมตัวอย่างบริสุทธิ์ของสารประกอบเชิงซ้อนของไมโตคอนเดรียในพืชหมายความว่าโครงสร้างเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังไม่ทราบแน่ชัด”
ทีมงานได้เริ่มดำเนินการเพื่อให้ได้โครงสร้าง 3 มิติของสามองค์ประกอบในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ได้แก่ คอมเพล็กซ์ III, IV เชิงซ้อน และ supercomplex III-IV พวกเขาสกัดสารเชิงซ้อนของไมโตคอนเดรียจากถั่วงอกที่ได้รับการบำบัดด้วยสารซักฟอกที่อ่อนโยน จากนั้นจึงทำให้เสถียรก่อนที่จะใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเย็นเพื่อสร้างโครงสร้างที่มีความละเอียดสูง จากโครงสร้างเหล่านี้ ทีมงานได้สร้างแบบจำลองอะตอมที่แสดงให้เห็นว่าสารเชิงซ้อนมีปฏิกิริยาอย่างไรกับโมเลกุลอื่นๆ เช่น โปรตีน ไอออน และไขมันอื่นๆ สำหรับสารเชิงซ้อนทั้งสามชนิด พวกมันสามารถกำหนดจำนวนและโครงสร้างของหน่วยย่อย และโมเลกุลที่น่าจะจับกับพวกมัน และโครงสร้างที่ยืดหยุ่นได้
แบบจำลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าหลายแง่มุมของสารเชิงซ้อนนั้นมีการใช้ร่วมกันระหว่างพืช สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เชื้อรา และแบคทีเรีย ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบหลายอย่างที่แต่เดิมคิดว่ามีอยู่ในพืชเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ทีมงานยังพบคุณลักษณะหลายอย่างของคอมเพล็กซ์ที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับพืช รวมถึงวิธีที่ supercomplex III-IV ประกอบเข้าด้วยกัน นี่เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากสารกำจัดวัชพืชทางการเกษตรและยาฆ่าแมลงหลายชนิดได้รับการออกแบบให้เข้าไปยุ่งเกี่ยวกับคอมเพล็กซ์ระบบทางเดินหายใจ และการค้นพบนี้สามารถช่วยให้พวกเขาเลือกศัตรูพืชที่ตั้งใจจะฆ่าได้มากขึ้น
ผู้เขียนอาวุโส James Letts ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาชีววิทยาโมเลกุลและเซลลูล่าร์สรุปว่า “งานของเรามีโครงสร้างที่มีความละเอียดสูงของคอมเพล็กซ์ระบบทางเดินหายใจของพืชซึ่งเผยให้เห็นลักษณะเฉพาะของพืช ซึ่งช่วยให้สามารถพัฒนาสารยับยั้งที่เลือกสรรมากขึ้นเช่นสารกำจัดวัชพืชและยาฆ่าแมลง” ยูซี เดวิส สหรัฐอเมริกา “การวิเคราะห์เปรียบเทียบเพิ่มเติมของโครงสร้างเหล่านี้กับจำนวนคอมเพล็กซ์ทางเดินหายใจที่เพิ่มขึ้นจะช่วยให้เราเข้าใจหลักการพื้นฐานของการหายใจทั่วทั้งต้นไม้แห่งชีวิต”
Credit : hickchickssoapbarn.com rivercityvillagers.com funkyideasoft.com newfaithcommunities.net sydius.org unyisso.com ciarbnigeriaconference.org uznxc.com blinddatebangersfree.net scottrinke.org
