Language
Country/Area
No result found
Bạn có biết sucrose-phosphate synthase sử dụng quá trình phosphoryl hóa để điều chỉnh lượng đường trong thực vật như thế nào không? Hóa ra nó có thể ảnh hưởng đến quá trình quang hợp!
Sucrose-phosphate synthase (SPS) là một loại enzyme quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở thực vật. Enzym này tham gia vào quá trình tổng hợp sucrose và đóng vai trò điều hòa quan trọng trong quá trình này. Đặc biệt trong quá trình quang hợp của cây, SPS có thể điều chỉnh quá trình sản xuất sucrose theo nhu cầu của môi trường, ảnh hưởng sâu hơn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây.
Sucrose-phosphate synthase chủ yếu chịu trách nhiệm chuyển đơn vị sáu carbon của glucose thành fructose hexaphosphate để tạo thành sucrose. Bước thuận nghịch này là một điểm điều hòa quan trọng trong quá trình tổng hợp sucrose và là một ví dụ tuyệt vời về nhiều chiến lược điều hòa enzyme, bao gồm điều hòa dị lập thể. và phosphoryl hóa thuận nghịch.
Cấu trúc của Sucrose-phosphate synthase
Các nghiên cứu nhiễu xạ tia X đã tiết lộ rằng SPS ở Halothermothrix orenii thuộc họ nếp gấp GT-B. Tương tự như các protein GT-B khác, SPS có hai miền gấp Rossmann, cụ thể là miền A và miền B. Nhìn chung, các miền này có cấu trúc tương tự nhau, bao gồm một tấm β ở trung tâm được bao quanh bởi các xoắn α. Tuy nhiên, miền A bao gồm tám chuỗi β song song và bảy chuỗi xoắn α, trong khi miền B có sáu chuỗi β song song và chín chuỗi xoắn α. Các miền này được kết nối bằng một vòng các gốc axit amin tạo thành khe liên kết cơ chất mà thụ thể của đơn vị glucose có thể liên kết. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng cấu trúc SPS của H. orenii tương tự như cấu trúc của thực vật. Việc bảo tồn cấu trúc này cung cấp cơ sở cho việc nhận dạng các kháng thể liên quan, cũng cung cấp một góc nhìn mới để chúng ta hiểu rõ hơn về hoạt động của SPS trong thực vật. .
Phân tích cơ chế xúc tác
Trong cấu hình mở của H. orenii SPS, fructose 6-phosphate tương tác với một số gốc axit amin nhất định trong miền A thông qua liên kết hydro, trong khi UDP-glucose tương tác với miền B. Các nghiên cứu về cấu trúc tinh thể đã chỉ ra rằng khi chất nền liên kết, hai miền xoắn lại, làm co hẹp lối vào khe liên kết chất nền từ 20 angstrom xuống còn 6 angstrom. Trong cấu hình khép kín này, các axit amin trong miền A làm biến dạng chất nền, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển nhóm sáu cacbon.
Chiến lược điều tiết: phosphoryl hóa và điều tiết dị lập
Hoạt động của SPS bị ảnh hưởng bởi nhiều cơ chế điều hòa, một trong số đó là quá trình phosphoryl hóa. SPS-kinase có thể phosphoryl hóa thuận nghịch SPS trên các gốc serine, do đó vô hiệu hóa nó. Ở rau bina và ngô, Ser158 và Ser162 đã được xác định là những vị trí điều hòa này. Hơn nữa, quá trình phosphoryl hóa này không chỉ giúp kiểm soát mức sucrose trong tế bào thực vật mà còn giúp thực vật điều chỉnh quá trình trao đổi chất trong môi trường thẩm thấu cao.
Ngoài việc kiểm soát quá trình sản xuất sucrose, quá trình điều hòa dị lập của SPS cũng liên quan chặt chẽ đến quá trình quang hợp. Khi quá trình quang hợp diễn ra mạnh mẽ, nồng độ phosphate vô cơ giảm xuống, điều này rất cần thiết để tăng hoạt động của enzyme.
Chức năng sinh học của SPS
Trong quá trình chuyển hóa Tyr, SPS chủ yếu tham gia vào quá trình phân phối cacbon ở thực vật trong quá trình quang hợp và ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp sucrose và tinh bột. Trong quả chín, SPS có chức năng chuyển hóa tinh bột thành sucrose và các loại đường hòa tan khác. Ngoài ra, SPS còn tham gia vào quá trình phân hủy sucrose trong tế bào, hình thành nhiều mạch sucrose động cho phép thực vật thay đổi nhanh chóng dòng sucrose.
Trong điều kiện nhiệt độ thấp, hoạt động của SPS và tốc độ tổng hợp sucrose tăng lên. Điều này là do sucrose, một dạng dự trữ năng lượng, có thể được chuyển hóa nhanh chóng để hỗ trợ nhu cầu hô hấp của cây. Ngoài ra, việc tăng lượng sucrose có thể giúp thực vật chống lại tác động của nhiệt độ thấp, cung cấp cho thực vật chiến lược thích nghi tiến hóa trong môi trường bất lợi.
Khi các nhà khoa học hiểu sâu hơn về sucrose-phosphate synthase, liệu có thể phát triển các công nghệ biến đổi gen cây trồng mới để cải thiện khả năng sinh trưởng và khả năng chống chịu căng thẳng của cây trong các môi trường khác nhau hay không?
