צוות מדענים פיתח תרכובת כימית חדשה המעכבת פוטוסינתזה בעלים של צמחים: היא מעכבת את פעילותו של קומפלקס חלבון שמבצע את אחת מתגובות המפתח של התהליך - פירוק המים לחמצן. חומר זה יכול להפוך לאב-טיפוס של קוטלי עשבים הנלחמים בעשבים שוטים, בעוד שהוא אינו מזיק לבני אדם ולבעלי חיים. תוצאות המחקר, הנתמכות על ידי מענק מקרן המדע הרוסי (RNF), פורסמו בכתב העת Cells, מדווח Gazeta.ru.
פוטוסינתזה היא התהליך שבו צמחים מסנתזים תרכובות אורגניות מפחמן דו חמצני ומים. הוא מתבצע בעזרת שני מתחמי חלבון גדולים - מערכות פוטו 1 ו-2 (PS1 ו-PS2), שכל אחת מהן מורכבת ממרכז תגובה, חלבונים ופיגמנטים מסביב. תחת פעולת אור השמש, הכלורופיל במרכז התגובה מתרגש ומעביר את האלקטרונים שלו למולקולות אחרות במערכת הפוטו. מעברי אלקטרונים הבאים מלווים בהצטברות של מולקולות עתירות אנרגיה, כגון ATP, המעורבות בסינתזה של תרכובות אורגניות. המחסור באלקטרונים שנותר מכלורופיל מתפתה על ידי פירוק מולקולות מים – במהלך תהליך זה משתחרר חמצן כתוצר לוואי.
מדענים מהמכון לבעיות ביולוגיות בסיסיות של האקדמיה הרוסית למדעים (פושצ'ינו) עם עמיתים מאוניברסיטת גאזי (טורקיה) סינתזו תרכובת חדשה המבוססת על נחושת ושבר אורגני המדכא פוטוסינתזה בעלים. כדי לקבוע את השפעת החומר, המחברים בודדו ממברנות thylakoid מועשרות ב-PS2 מעלים - מבנים בתוך כלורופלסטים - והוסיפו תמיסה של התרכובת החדשה לתרחיף שנוצר. ההשפעה המעכבת הוערכה לפי כמה הופחת שחרור החמצן שנגרם על ידי תאורה - לדוגמה, שיעורו הופחת ב-69%. בנוסף, השפעת החומר נחקרה על ידי מספר תגובות נוספות המאפיינות את פעילות PS2: למשל, תוספת של מעכב הפחיתה את הארה של הכלורופיל במהלך הפוטוסינתזה. יחד עם זאת, יעילות התרופה לא השתנתה עם הזמן, אלא הייתה תלויה רק בריכוז שלה.
ירידה בשחרור החמצן הצביעה על כך שמערכת הצילום עבדה פחות יעילה. ההנחה היא שהמטרה העיקרית של קוטל העשבים החדש היא מרכז התגובה של קומפלקס החלבון: החומר נקשר לליבת ה-PS2 ומשנה את המבנה שלו. כתוצאה מכך, על פי מדענים, תהליך העברת המטען בין מרכיבי שרשרת העברת האלקטרונים השתבש.
המעכב שפותח יכול לשמש ליצירת קוטל עשבים חדש, שישמש למשל במאבק נגד עשבים שצומחים במהירות המופיעים לפני הנביטה של יבולים. מכיוון שתגובת פירוק המים מתבצעת רק בתא הצמח, סביר שקוטל העשבים בטוח לחלוטין לבני אדם ובעלי חיים.
"פיתחנו תרכובת שתפטר ביעילות ממיני צמחים לא רצויים, ובכך תגדיל משמעותית את יבולי היבול. נתונים אלה יכולים להפוך לבסיס בסיסי לפיתוח חומרים יעילים בריכוזים הנמוכים ביותר האפשריים", אומר המחבר הראשון של העבודה, סרגיי ז'רמוחמדוב, מועמד למדעי הביולוגיה, חוקר מוביל במכון לבעיות ביולוגיות בסיסיות של הרוסי. האקדמיה למדעים.
כמו כן, מדענים מהמכון לביולוגיה מולקולרית וביוטכנולוגיה של האקדמיה הלאומית למדעים של אזרבייג'ן (באקו), המכון לפיזיולוגיה של צמחים על שם ק.א. Timiryazev (מוסקבה), אוניברסיטת המלך סעוד (ערב הסעודית) ואוניברסיטת מוסקבה הממלכתית על שם M.V. לומונוסוב (מוסקבה).