Un equip de científics ha desenvolupat un nou compost químic que inhibeix la fotosíntesi a les fulles de les plantes: inhibeix l'activitat d'un complex proteic que duu a terme una de les reaccions clau del procés: la descomposició de l'aigua en oxigen. Aquesta substància pot convertir-se en el prototip d'herbicides que combaten les males herbes, mentre que és inofensiva per als humans i els animals. Els resultats de l'estudi, amb el suport d'una subvenció de la Russian Science Foundation (RNF), es van publicar a la revista Cells, informa Gazeta.ru.
La fotosíntesi és el procés pel qual les plantes sintetitzen compostos orgànics a partir de diòxid de carboni i aigua. Es porta a terme amb l'ajuda de dos grans complexos de proteïnes: els fotosistemes 1 i 2 (PS1 i PS2), cadascun dels quals consta d'un centre de reacció, proteïnes i pigments circumdants. Sota l'acció de la llum solar, la clorofil·la del centre de reacció s'excita i transfereix els seus electrons a altres molècules del fotosistema. Les transicions d'electrons posteriors van acompanyades de l'acumulació de molècules d'alta energia, com l'ATP, implicades en la síntesi de compostos orgànics. La manca d'electrons que queden de la clorofil·la es compensa amb la descomposició de les molècules d'aigua; és durant aquest procés que l'oxigen s'allibera com a subproducte.
Científics de l'Institut de Problemes Biològics Fonamentals de l'Acadèmia Russa de Ciències (Pushchino) amb col·legues de la Universitat de Gazi (Turquia) han sintetitzat un nou compost basat en coure i un fragment orgànic que suprimeix la fotosíntesi a les fulles. Per determinar l'efecte de la substància, els autors van aïllar les membranes tilacoides enriquides amb PS2 de les fulles (estructures dins dels cloroplasts) i van afegir una solució del nou compost a la suspensió resultant. L'efecte inhibidor es va avaluar per quant es va reduir l'alliberament d'oxigen causat per la il·luminació; per exemple, la seva taxa es va reduir en un 69%. A més, l'efecte de la substància es va estudiar mitjançant una sèrie d'altres reaccions que caracteritzen l'activitat de PS2: per exemple, l'addició d'un inhibidor va reduir la luminescència de la clorofil·la durant la fotosíntesi. Al mateix temps, l'eficàcia del fàrmac no va canviar amb el temps, sinó que només depenia de la seva concentració.
Una disminució de l'alliberament d'oxigen va indicar que el fotosistema funcionava de manera menys eficient. Se suposa que l'objectiu principal del nou herbicida és el centre de reacció del complex proteic: la substància s'uneix al nucli PS2 i canvia la seva estructura. Com a resultat, segons els científics, es va interrompre el procés de transferència de càrrega entre els components de la cadena de transport d'electrons.
L'inhibidor desenvolupat es pot utilitzar en la creació d'un nou herbicida, que s'utilitzarà, per exemple, en la lluita contra les males herbes de creixement ràpid que apareixen abans de la germinació dels cultius. Com que la reacció de descomposició de l'aigua només es porta a terme a la cèl·lula vegetal, és probable que l'herbicida sigui completament segur per a humans i animals.
"Hem desenvolupat un compost que eliminarà eficaçment les espècies vegetals no desitjades, augmentant així significativament els rendiments dels cultius. Aquestes dades poden convertir-se en una base fonamental per al desenvolupament de substàncies que siguin efectives a les concentracions més baixes possibles", diu el primer autor del treball, Sergey Zharmukhamedov, candidat de ciències biològiques, investigador principal de l'Institut de Problemes Biològics Fonamentals de Rússia. Acadèmia de Ciències.
També, científics de l'Institut de Biologia Molecular i Biotecnologia de l'Acadèmia Nacional de Ciències de l'Azerbaidjan (Baku), l'Institut de Fisiologia Vegetal que porta el nom de K.A. Timiryazev (Moscou), la Universitat King Saud (Aràbia Saudita) i la Universitat Estatal de Moscou que porta el nom de M.V. Lomonosov (Moscou).