Un equipo de científicos desenvolveu un novo composto químico que inhibe a fotosíntese nas follas das plantas: inhibe a actividade dun complexo proteico que leva a cabo unha das reaccións fundamentais do proceso: a descomposición da auga en osíxeno. Esta substancia pode converterse no prototipo de herbicidas que combaten as malas herbas, mentres que é inofensiva para humanos e animais. Os resultados do estudo, apoiado por unha subvención da Russian Science Foundation (RNF), foron publicados na revista Cells, informa "Gazeta.ru".
A fotosíntese é o proceso polo cal as plantas sintetizan compostos orgánicos a partir de dióxido de carbono e auga. Realízase coa axuda de dous grandes complexos proteicos: os fotosistemas 1 e 2 (PS1 e PS2), cada un dos cales consta dun centro de reacción, proteínas circundantes e pigmentos. Baixo a acción da luz solar, a clorofila no centro de reacción excita e transfire os seus electróns a outras moléculas do fotosistema. As transicións electrónicas posteriores van acompañadas da acumulación de moléculas de alta enerxía, como o ATP, implicadas na síntese de compostos orgánicos. A falta de electróns que quedan da clorofila vese compensada pola descomposición das moléculas de auga: durante este proceso se libera o osíxeno como subproduto.
Científicos do Instituto de Problemas Biolóxicos Fundamentais da Academia Rusa de Ciencias (Pushchino) con colegas da Universidade de Gazi (Turquía) sintetizaron un novo composto a base de cobre e un fragmento orgánico que suprime a fotosíntese nas follas. Para determinar o efecto da substancia, os autores illaron membranas tilacoides enriquecidas con PS2 das follas -estruturas dentro dos cloroplastos- e engadiron unha solución do novo composto á suspensión resultante. O efecto inhibidor foi avaliado pola cantidade de redución da liberación de osíxeno causada pola iluminación; por exemplo, a súa taxa reduciuse nun 69%. Ademais, o efecto da substancia foi estudado por unha serie de outras reaccións que caracterizan a actividade de PS2: por exemplo, a adición dun inhibidor reduciu a luminiscencia da clorofila durante a fotosíntese. Ao mesmo tempo, a eficacia da droga non cambiou co tempo, senón que só depende da súa concentración.
Unha diminución da liberación de osíxeno indicaba que o fotosistema funcionaba de forma menos eficiente. Suponse que o obxectivo principal do novo herbicida é o centro de reacción do complexo proteico: a substancia únese ao núcleo PS2 e cambia a súa estrutura. Como resultado, segundo os científicos, o proceso de transferencia de carga entre os compoñentes da cadea de transporte de electróns foi interrompido.
O inhibidor desenvolvido pódese usar na creación dun novo herbicida, que se utilizará, por exemplo, na loita contra as malas herbas de crecemento rápido que aparecen antes da xerminación dos cultivos. Dado que a reacción de descomposición da auga só se realiza na célula vexetal, é probable que o herbicida sexa completamente seguro para humanos e animais.
"Desenvolvemos un composto que eliminará eficazmente as especies vexetais non desexadas, aumentando así significativamente o rendemento dos cultivos. Estes datos poden converterse nunha base fundamental para o desenvolvemento de substancias que sexan eficaces nas concentracións máis baixas posibles”, di o primeiro autor do traballo, Sergey Zharmukhamedov, candidato en Ciencias Biolóxicas, investigador líder do Instituto de Problemas Biolóxicos Fundamentais da Federación Rusa. Academia de Ciencias.
Ademais, científicos do Instituto de Bioloxía Molecular e Biotecnoloxía da Academia Nacional de Ciencias de Acerbaixán (Baku), o Instituto de Fisioloxía Vexetal que leva o nome de K.A. Timiryazev (Moscova), a Universidade King Saud (Arabia Saudita) e a Universidade Estatal de Moscova que leva o nome de M.V. Lomonosov (Moscova).