მეცნიერთა ჯგუფმა შეიმუშავა ახალი ქიმიური ნაერთი, რომელიც აფერხებს ფოტოსინთეზს მცენარის ფოთლებში: ის აფერხებს ცილის კომპლექსის აქტივობას, რომელიც ახორციელებს პროცესის ერთ-ერთ მთავარ რეაქციას - წყლის დაშლას ჟანგბადად. ეს ნივთიერება შეიძლება გახდეს ჰერბიციდების პროტოტიპი, რომელიც ებრძვის სარეველას, ხოლო ის უვნებელია ადამიანებისა და ცხოველებისთვის. რუსეთის სამეცნიერო ფონდის (RNF) გრანტის მხარდაჭერით ჩატარებული კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა ჟურნალში Cells, იუწყება. "გაზეტა.რუ".
ფოტოსინთეზი არის პროცესი, რომლითაც მცენარეები სინთეზირებენ ორგანულ ნაერთებს ნახშირორჟანგიდან და წყლისგან. იგი ხორციელდება ორი დიდი ცილის კომპლექსის - ფოტოსისტემების 1 და 2 (PS1 და PS2) დახმარებით, რომელთაგან თითოეული შედგება რეაქციის ცენტრისგან, მიმდებარე ცილებისა და პიგმენტებისგან. მზის სხივების ზემოქმედებით რეაქციის ცენტრში ქლოროფილი აგზნებულია და ელექტრონებს გადასცემს ფოტოსისტემის სხვა მოლეკულებს. ელექტრონების შემდგომ გადასვლებს თან ახლავს მაღალი ენერგიის მოლეკულების დაგროვება, როგორიცაა ATP, რომელიც მონაწილეობს ორგანული ნაერთების სინთეზში. ქლოროფილისგან დარჩენილი ელექტრონების ნაკლებობა კომპენსირდება წყლის მოლეკულების დაშლით – სწორედ ამ პროცესის დროს გამოიყოფა ჟანგბადი, როგორც გვერდითი პროდუქტი.
რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ფუნდამენტური ბიოლოგიური პრობლემების ინსტიტუტის (პუშჩინო) მეცნიერებმა გაზის უნივერსიტეტის (თურქეთი) კოლეგებთან ერთად სპილენძისა და ორგანული ფრაგმენტის საფუძველზე ახალი ნაერთის სინთეზირება მოახდინეს, რომელიც თრგუნავს ფოთლებში ფოტოსინთეზს. ნივთიერების ეფექტის დასადგენად, ავტორებმა გამოაყოლეს PS2-ით გამდიდრებული თილაკოიდური მემბრანები ფოთლებიდან - ქლოროპლასტების შიგნით არსებული სტრუქტურები და მიღებულ სუსპენზიას დაუმატეს ახალი ნაერთის ხსნარი. ინჰიბიტორული ეფექტი შეფასდა იმით, თუ რამდენად შემცირდა განათებით გამოწვეული ჟანგბადის გამოყოფა - მაგალითად, მისი მაჩვენებელი შემცირდა 69%-ით. გარდა ამისა, ნივთიერების მოქმედება შეისწავლა PS2-ის აქტივობის დამახასიათებელი რიგი სხვა რეაქციებით: მაგალითად, ინჰიბიტორის დამატებამ შეამცირა ქლოროფილის ლუმინესცენცია ფოტოსინთეზის დროს. ამავდროულად, პრეპარატის ეფექტურობა დროთა განმავლობაში არ იცვლებოდა, არამედ მხოლოდ მის კონცენტრაციაზე იყო დამოკიდებული.
ჟანგბადის გამოყოფის შემცირება მიუთითებს იმაზე, რომ ფოტოსისტემა ნაკლებად ეფექტურად მუშაობდა. ვარაუდობენ, რომ ახალი ჰერბიციდის მთავარი სამიზნე არის ცილოვანი კომპლექსის რეაქციის ცენტრი: ნივთიერება უკავშირდება PS2 ბირთვს და ცვლის მის სტრუქტურას. შედეგად, მეცნიერთა აზრით, დაირღვა მუხტის გადაცემის პროცესი ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვის კომპონენტებს შორის.
განვითარებული ინჰიბიტორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ახალი ჰერბიციდის შესაქმნელად, რომელიც გამოყენებული იქნება, მაგალითად, სწრაფად მზარდი სარეველების წინააღმდეგ ბრძოლაში, რომლებიც ჩნდება ნათესების გაღივებამდე. ვინაიდან წყლის დაშლის რეაქცია ხორციელდება მხოლოდ მცენარეულ უჯრედში, ჰერბიციდი, სავარაუდოდ, სრულიად უსაფრთხოა ადამიანებისა და ცხოველებისთვის.
„ჩვენ შევიმუშავეთ ნაერთი, რომელიც ეფექტურად გაათავისუფლებს მცენარეთა არასასურველ სახეობებს, რითაც მნიშვნელოვნად გაზრდის მოსავლიანობას. ეს მონაცემები შეიძლება გახდეს ფუნდამენტური საფუძველი იმ ნივთიერებების შემუშავებისთვის, რომლებიც ეფექტურია ყველაზე დაბალ კონცენტრაციებში“, - ამბობს ნაშრომის პირველი ავტორი, სერგეი ჟარმუხამედოვი, ბიოლოგიურ მეცნიერებათა კანდიდატი, რუსეთის ფუნდამენტური ბიოლოგიური პრობლემების ინსტიტუტის წამყვანი მკვლევარი. მეცნიერებათა აკადემია.
ასევე, აზერბაიჯანის მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის (ბაქო) მოლეკულური ბიოლოგიისა და ბიოტექნოლოგიის ინსტიტუტის მეცნიერები, მცენარეთა ფიზიოლოგიის ინსტიტუტის კ.ა. ტიმირიაზევი (მოსკოვი), საუდის მეფის უნივერსიტეტი (საუდის არაბეთი) და მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი მ.ვ. ლომონოსოვი (მოსკოვი).