einfach ein zellulärer Signalweg produziert die Zutaten Pflanzen nutzen, um Tausende von Verbindungen, aus Molekülen mit Anti-Krebs-Eigenschaften, um den Wirkstoff in catnip, nach einem Team von Forschern an der Purdue Universität und des Max - Planck-Institut für Chemische Ökologie.
Diese Feststellung Herausforderungen lang gehegte Annahmen darüber, wie Pflanzen produzieren diese kommerziell wichtige Produkte. Die Forschung auch haben könnte wichtige Auswirkungen für Forscher versuchen zu nutzen, Wege Anlage zur Herstellung von ätherischen Ölen, die häufig verwendet Geschmack als Zusatzstoffe in Lebensmitteln und Medizin oder als Duft in Körper-Care-Produkten, sagte Natalia Dudareva, Professor für Gartenbau und führen Forscher der Studie.
"Unsere Forschung hat Anwendungen in der Zukunft Metabolic Engineering von Öl-Produktion von wesentlicher Bedeutung," sagte Dudareva. "Die Rendite der dieser Verbindungen ist abhängig von der Höhe der verfügbaren Materialien in der Zelle, und zu wissen, wo diese Verbindungen aus und dem Weg erzeugt sie ist der Ort zu starten. "
Dudareva und ihre Kollegen berichten in der aktuellen Ausgabe (Dienstag, 18. Januar) der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften dass die molekularen Vorläufer zu einer Gruppe von Verbindungen genannt terpenoids - die größte und vielseitigste Familie der natürlichen Produkte - sie stammen aus einer einzigen Anlage Weg, befindet sich innerhalb des gleichen Teil einer Zelle, in der Photosynthese auftritt.
Terpenoids werden aus Verbindungen genannte Vorläufer-Moleküle, die eine Art molekularen Rohstoff. So wie ein Töpfer transformieren können fünf identischen Bereichen der Ton in fünf einzigartige Kunstwerke, identisch Vorläufer-Moleküle können sich in einzigartige Verbindungen, indem Sie verschiedene molekulare Wege.
Wissenschaftler zuvor entdeckt, dass zwei unabhängige Wege, in verschiedenen Abteilungen innerhalb eines Werkes Zelle, verwenden Sie Vorläufer dieser Moleküle zu produzieren terpenoids. Die meisten Wissenschaftler davon ausgegangen, dass beide Wege waren in der Lage diese Vorläufer-Moleküle als gut.
Die Entdeckung, dass nur ein Weg produziert diese Grundstoffe ist ein bedeutender Durchbruch ist, Dudareva sagte.
"Wir haben nie erwartet, dass sie diese", sagte sie. "Dies ist das erste Mal jemand hat realisiert, dass nur eine der zwei verfügbaren Wege betreibt, um die Vorläufer. "
Sie stellte außerdem fest, dass während einige der Vorläufer-Moleküle bleiben in der Abteilung, in denen sie hergestellt sind, einige der Reise durch die Zelle in einen anderen Raum, wo sie geben einen zweiten Weg in Terpenoide Produktion.
Der Prozess kann den Charakter einer Produktionsstätte mit einem Fließband, die ein Auto Teil, wie ein Lenkrad. Einige dieser Lenkräder bleiben vor Ort zu nutzen und Autos hergestellt, dass die Anlage auf. Weitere Lenkräder sind an einen anderen Pflanze, die, anstatt ihre eigenen Lenkräder, nutzt die aus der ersten Anlage zur Herstellung von seiner Produkt.
Genauso wie die Bereitstellung von Lenkrädern ein Produktionsstätte in ein anderes erfordert eine gewisse Art von Transport, Moleküle auch auf Fahrzeuge zu reisen rund um die Innere einer Zelle. Genau wie die Vorläufer-Moleküle in diesem System die Reise von ein Fach zu einem anderen, jedoch nach wie vor ein Rätsel.
"Diese Arbeit Hinweise auf die Existenz eines Transporters, um Vorläufer-Moleküle in der Zelle", sagte David Rhodes, Purdue Professor für Gartenbau und ein Mitarbeiter auf dem Papier. "Wir wissen bereits, dass Pflanzen haben eine sehr große Anzahl von Abteilungen , dass der Austausch Materialien. Nun müssen wir herausfinden, wie diese Abteilungen erleichtern diese ein-Weg Durchfluss der Vorläufer Molekül. "
Dudareva verwendet Löwenmaul Blumen in dieser Forschung, ein Modell-System Pflanze verwendet sie auch in ihrem Studium der blumigen Duft Verordnung.
Zwar beschränkt sich auf diese Art ein, sie schlägt vor, ähnliche Ergebnisse könnten in anderen Pflanzen.
"Andere haben bisher gezeigt, indirekt, dass die gleichen Weg, der funktioniert nicht in snapdragons ist auch blockiert in Basilikum Pflanzen und in sehr gut ", sagte sie." Dies eröffnet die Frage, wie weit verbreitet ist dieses Phänomen? "
Die Feststellung wirft auch interessante Fragen im Werk Evolution.
"Wir verstehen immer noch nicht verstehen, warum Pflanzen haben doppelte Wege in verschiedenen Teilen der Zelle", sagte Rhodes. "Und wenn ein von dieser Wege ist nicht in Betrieb sind, warum nicht Pflanzen verloren sie im Laufe der Evolution? "
Dudareva die Mitarbeiter auch Irina Orlova an der Purdue University, sowie Susanna Andersson, Nathalie Gatto, Michael Reichelt, Wilhelm Boland und Jonathan Gershenzon am Max Planck Institut für Chemische Ökologie in Jena, Deutschland. Die Mittel wurden zur Verfügung gestellt von The National Science Foundation, Fred Gloeckner-Stiftung, Deutscher Akademischer Austauschdienst und Max Planck-Gesellschaft.
Jennifer Cutraro - jcutraro@purdue.edu
Purdue University