Úttörő kutatási eredmények a zöldalgák foszfát transzport rendszerének vizsgálatában

2023. nov. 28. | Hírek

A Plant Physiology nevű folyóiratban jelent meg Tóth Szilvia Zita és csoportja legújabb kutatási eredménye, amelyben – a területen úttörőnek számítva – elsőként jellemeztek egy zöldalgákban található foszfát transzporter fehérjét. A publikáció a University of Edinburgh, a Max Planck Molekuláris Növényélettani Intézet és a Princeton Egyetem kutatóival közös munka eredményeként született.

 A foszfor létfontosságú szerepet tölt be az élővilágban, megtalálható a nukleinsavakban és foszfolipidekben, de részt vesz a jelátviteli folyamatokban és a fotoszintézisben is. A növények a talajban található szervetlen foszfát felvételével jutnak foszforhoz, amely sokszor kötött formában van jelen, akadályozva ezzel a növények fejlődését. Ennek megoldására alkalmazzák napjainkban a műtrágyázást, ami bár javítja a termőföld minőségét, de a felesleges foszfát talajvízbe kerülése károsítja a vízi ökoszisztémát, többek között algásodáshoz (eutrofizáció) vezethet. A vízben élő mikroalgák segíthetnek a foszfor visszanyerésében és tápanyagként történő felhasználásában a növénytermesztéshez. A foszfát felvételének és szállításának pontos mechanizmusa növényekben egyelőre azonban részleteiben nem ismert, de a publikációban közölt eredmények közelebb vihetik a kutatókat a megoldáshoz.

 Tóth Szilvia Zita és kutatócsoportja egy olyan új transzport fehérjét fedeztek fel, amely a kloroplasztiszokba – a fotoszintézis helyszínére – szállítja a foszfátot. Kutatásaik során azt találták, hogy ez a CrPHT4-7 nevű transzporter fontos szerepet játszik a zöldalgák fotoszintézisében, növekedésében és túlélésében. A transzporter fehérje funkcionális jellemzéséhez CrPHT4-7 mutáns Chlamydomonas reinhardtii zöldalga modellt, valamint foszfát transzporterrel nem rendelkező Saccharomyces cerevisiae élesztőtörzset használtak. Mivel ez a transzporter nagyfokú hasonlóságot mutat egy, az Arabidopsis thaliana nevű növényben található transzport fehérjével, ami aszkorbátot szállít, így a foszfát mellett a transzporter aszkorbát szállítási aktivitását is meghatározták. A kutatások meglepő eredményt hoztak: a CrPHT4-7 foszfátot igen, de aszkorbátot nem szállít a kloroplasztiszokba.

 Ezzel a kutatócsoport elsőként jellemzett részletesen egy zöldalgában található foszfát transzporter fehérjét, amely hozzájárulhat a mikroalgák jövőbeli biotechnológiai alkalmazásához. Többek között a CrPHT4-7 kifejeződésének fokozásával lehetségessé válhat a mikroalgák biomasszájának és foszfáttartalmának növelése és tápanyagként történő felhasználásuk.

A Chlamydomonas reinhardtii zöldalga PHT4-7 transzporterének jellemzése. A Venus-jelölés bizonyítja, hogy a transzporter a kloroplasztisz membránjában található (bal felső ábra).  A pht4-7 mutánsok növekedése rendkívül lassú, a táptalaj foszfát-tartalmától függetlenül (bal alsó ábra). A pht4-7 mutánsok rendkívül érzékenyek az erős megvilágításra (jobb felső ábra). A PHT4-7 transzporter tehát a kloroplasztisz burkolómembránjában található és feladata a szervetlen foszfát kloroplasztiszba törtéő szállítása (jobb alsó ábra).