Новости химической науки > Как одуванчик вырабатывает каучук?

Одуванчик обыкновенный, конечно выделяет меньше каучука, чем бразильская гевея, однако все же является каким-никаким, а каучуконосом.

Это обстоятельство, а также неприхотливость растения, которое мы часто воспринимаем как обычный огородный сорняк, уже давно привлекает внимание производителей каучука и резины. Еще в 1930-е годы в СССР началось возделывание казахстанского одуванчика – кок-сагыза, позволявшее получать до 100 кг каучука с гектара, однако из-за низкой рентабельности производство натурального каучука все же проиграло процессу Лебедева, а затем и другим способам получения синтетического каучука.

Однако до настоящего времени остается нерешенным вопрос – каким образом образуется каучук, который содержится в молочно-белом соке одуванчиков и их родственников. Группе исследователей удалось идентифицировать белки, играющие ключевую роль в формировании растением каучука, что дает надежды на организацию биотехнологического производства натурального каучука из привычных к климатическим условиям Центральной Европы каучуконосов.

Содержащий каучук молочно-белый сок образуется в особых клетках одуванчика. Биосинтез природного каучука управляется сложной смесью белков, расположенных на поверхности так называемых «каучуковых частиц». Эти частицы заполнены цис-полиизопреном и окружены обеспечивающим защиту покрытием.

Рисунок из Nature Plants, 2015; DOI: 10.1038/nplants.2015.48

В результате совместной работы исследователей из Технического Университета Мюнстера и компании TRM Ltd. (Йорк, Великобритания), изучавших тот самый кок-сагыз (Taraxacum kok-saghyz), было выяснено, что ключевую роль в формировании полиизопрена играет один белок, получивший название «каучук-трансферазаактиватор» (rubber transferase activator). Если ингибировать образование этого белка и не дать ему возможности накапливаться в растении, формирование каучука не происходит. Дальнейшее исследование позволило обнаружить еще один важный для биосинтеза природного каучука белок, отвечающий за возможность формирования длинных полиизопреновых нитей.

Как отмечает один из авторов исследования, Вольфганг Айзенрайх (Wolfgang Eisenreich), для выяснения особенностей обменного процесса, обеспечивающего биосинтез природного каучука, приходилось применять различные экспериментальные приемы, которые включали, например, изучение метаболизма одуванчиков с помощью введения изотопных меток, а также высокоточные ЯМР-эксперименты.

До настоящего времени организация биотехнологического производства натурального каучука не представлялась возможной (один центнер каучука с гектара – не в счет). Однако идентификация ключевых белковых элементов биосинтеза каучука делает эту возможность на шаг ближе. В дальнейших экспериментах исследователи планируют изучить те подвиды или мутанты одуванчиков и кок-сагызов, которые не вырабатывают каучук, в первую очередь для того, чтобы выяснить, какова биологическая роль полиизопрена для растений. В настоящий момент большая часть ботаников и биохимиков склоняются к тому, что каучук обеспечивает защиту растений от патогенов.

Источник: Nature Plants, 2015; DOI: 10.1038/nplants.2015.48

метки статьи: #биохимия, #генетическая модификация организмов, #молекулярная биология