Rostliny často využívají různé oleje jako zásobní látky, které ukládají do semen. Je to dobrý trik, oleje jsou bohaté na energii, které je potřeba při klíčení a při růstu semenáčků, a zároveň semena chrání před různými ústrky okolního světa. Lidé rostlinné oleje s oblibou využívají v širokém spektru aktivit, od vaření až po průmyslové zpracování.
Záhadou dlouho zůstávalo, jak vlastně rostliny olej ve svých semenech vytvářejí. Jde o to, že rostliny horko těžko získávají uhlík z atmosféry fotosyntézou. Jde jim to tak špatně a RUBISCO, klíčový enzym metabolismu uhlíku, je ve své roli lapání atmosférického uhlíku tak mizerný, že to každého, kdo je ochoten jen nepatrně uvažovat, snadno přesvědčí, že příroda je všechno jen ne dokonalá. A pokud byla přeci jen stvořena, tak entitou se zvráceným smyslem pro humor. RUBISCO totiž neumí fungovat bez ztrát a značnou část navázaného uhlíku opět uvolní zpět do atmosféry. Rostliny se s tím musí různými způsoby složitě vyrovnávat. Kromě toho je i zoufale pomalý. Normální enzym zpracuje tisíce molekul substrátu za sekundu, RUBISCO v průměru tři.
Při fotosyntéze se uhlík z atmosférického oxidu uhličitého váže do jednoduchých cukrů. Ty je ovšem při tvorbě olejů nutné opět pořádně zřetězit, a to podle klasických biochemických představ přináší velké ztráty v podobě oxidu uhličitého uvolněného zpět do atmosféry. Jak to tedy rostliny vlastně dělají?
Badatelé z Michigan State University pod vedením J. Schwendera se rozhodli přijít celé záležitosti na kloub pomocí řepky olejky (Brassica oleracea), která dělá čest svému jménu a polovinu hmotnosti jejích semen tvoří olej. Ve své studii radioaktivně označili atomy uhlíku, které následně nabídli řepce a sledovali, jakým způsobem se označené atomy dostanou do zásobního oleje ve vytvářených semenech. Původně předpokládali, že atomy uhlíku budou poslušně kolovat metabolickým řetězcem glykolýzy, který je u organismů běžně využíván při přeměně cukrů na energii a stavební molekuly buněk.
Ukázalo se však, že řepce skutečně záleží na energetických úsporách – vymyslela si alternativní, o něco účinnější metabolickou dráhu. Jak je v přírodě obvyklé, sáhla po tom, co bylo po ruce. Použila již zmíněný nešikovný protein RUBISCO, který netradičním způsobem zapojila do tvorby oleje. RUBISCO je vlastně zřejmě nejrozšířenější typ proteinu na planetě, představuje totiž přibližně polovinu hmotnosti všech proteinů v každé zelené rostlině. O zapojení do nějakého dalšího metabolického procesu si tedy vyloženě říká. Toto řešení v porovnání s klasickou glykolýzou přináší ze stejného výchozího množství cukrů o 20% více stavebních jednotek oleje a zároveň o 40% snižuje množství vyplýtvaného oxidu uhličitého. Je nasnadě, že ani v tomto případě rozhodně nejde o dokonalý a elegantní proces. Rostlinám však jakžtakž vyhovuje a to je hlavní.
Výsledky zmíněné studie bude podle autorů možné využít při vývoji nových kultivarů různých rostlin obsahujících olej v semenech. Po příslušném genetickém zmanipulování by se mohl zvýšit jak obsah oleje v semenech, tak i jeho kvalita. A ochránci čistoty genomu zase nejspíš budou mít dalšího nepřítele, proti kterému budou moci vést svoje žabomyší války.
Pramen: NATURE 432 (7018): 779-782.
Diskuze:
