磷酸盐聚合物形成代谢控制的基石

在不断变化的气候中,了解生物如何应对压力条件变得越来越重要。卡内基的亚瑟·格罗斯曼(Arthur Grossman)和伊曼纽尔·桑兹·卢克(Emanuel Sanz-Luque)领导的新工作,可以使科学家们设计出能够在各种环境下更强韧,更有生产力的生物代谢。

他们的研究集中在多磷酸盐上,它是数十至数百个磷酸盐基团的高能聚合物,在所有生命王国中都得到保存,并且是许多细胞活动所不可或缺的,包括生物体对不断变化的环境条件做出反应的能力。

格罗斯曼说:“在一系列光合和非光合生物和各种细胞类型中,将多磷酸盐的合成和动员整合到无数的生物过程中的方法一直很困难。” “聚磷酸盐在应对包括高温,暴露于有毒金属以及特别是我们对营养物缺乏特别感兴趣的环境压力方面起着至关重要的作用。”

包括卡内基的Shai Saroussi,Weichao Huang和Nicholas Akkawi在内的研究小组研究了光合藻类莱茵衣藻如何应对稀疏的营养。他们的发现最近发表在《科学进展》上。

研究小组发现,多磷酸盐的合成与细胞代谢密切相关,从而利用这种关系塑造藻类适应周围环境挑战的能力。

研究人员使用先进的技术表明,聚磷酸盐的合成对于维持最佳能量平衡,促进细胞生理过程至关重要。当养分利用率低时,藻类必须调节多磷酸盐的合成以调节其细胞代谢并在不利条件下生存。它通过影响细胞动力中心中发生的生物化学过程(执行呼吸的线粒体和进行光合作用的叶绿体)来实现此目的。

如果细胞合成多磷酸盐的能力受到损害,则它无法在线粒体和叶绿体中完成正常的电子运输(这是这些关键细胞器的功能中心),从而损害了细胞的调节,适应性和存活率。

“有可能在营养有限的条件下,多磷酸盐的合成和动员在调节细胞的能量功能中的作用会导致在叶绿体和线粒体内形成'检查点'分子,从而指导响应环境表达基因的变化主要条件。”主要作者Sanz-Luque说。

可以利用这些知识来提高其他光合生物的复原力,并使它们更好地适应气候变化带来的压力。

卡耐基的伊曼纽​​尔·桑兹·卢克(Emanuel Sanz-Luque),德瓦基·巴亚(Devaki Bhaya)和亚瑟·格罗斯曼(Arthur Grossman)也在《植物科学前沿》上发表了一篇全面的综述,详细介绍了多磷酸盐如何整合到各种光合生物的代谢网络和调节过程中。

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