För att utföra sina funktioner i cellen kräver många proteiner de kemiska egenskaperna hos bundna metaller som koppar. Om detta näringsämne är en bristvara svarar växter genom att förbättra dess upptag och genom att ersätta vissa kopparanvändande proteiner med kopparoberoende proteiner. Squamosa-promotorbindande proteinliknande 7 (SPL7) förmedlar detta svar. Forskare vid Ruhr-Universität Bochum (RUB) har nu upptäckt att SPL7 också är oumbärlig för växternas energiomsättning.

Detta är slutsatsen av ett team som leds av professor Dr Ute Krämer från Institutionen för molekylär genetik och växtfysiologi vid RUB, tillsammans med kollegor från Max Planck Institutes for Plant Breeding Research i Köln och för Molecular Plant Physiology i Potsdam, i tidskriften The Plant Cell , publicerad online den 22 juli 2022.

Växter använder ljusenergi för att producera socker från koldioxid och vatten i fotosyntesen, vilket ger upphov till en mängd olika energirika föreningar som är grunden för allt liv på jorden. "Denna studie har förbättrat vår förståelse för hur växter kontrollerar sin sockerbalans, vilket kan vara användbart för utvecklingen av nya växtbaserade biotekniska processer", påpekar Ute Krämer. "Fynden kan också bidra till att öka jordbruksavkastningen i jordar som saknar koppar."

Blind för sin egen energistatus

Forskarna studerade mutanter av modellväxten Arabidopsis som inte kan producera proteinet SPL7. Dåligt utnyttjande av sockerarter i dessa mutanter ledde till ackumulering av socker i deras vävnader. Även om de hade mycket socker, det vill säga mycket energi, till sitt förfogande var deras tillväxt och utveckling långsam. "Vi misstänker att mutanter som saknar SPL7 har nedsatt förmåga att känna igen sin höga energistatus eller att översätta det till adekvata tillväxtsvar", avslutar Krämer.

Oidentifierade signalvägar kan vara inblandade

Studien tyder på att SPL7 har en reglerande funktion i växternas energimetabolism, förutom att koppla på kopparbristresponsen. Denna nyupptäckta regulatoriska länk återspeglar att avgörande proteinfunktioner i energimetabolismen är kopparberoende, både i fotosyntes av landväxter och i andning. De bäst studerade signalvägarna för växtsocker visade sig fungera normalt i SPL7-mutanterna så att en ännu oidentifierad väg kan vara involverad.

I uppföljande studier planerar forskarna att utforska hur SPL7 gör det möjligt för växter att använda socker. Det första steget i denna riktning har redan genomförts. Forskargruppen identifierade alla gener vars aktivitet är direkt reglerad av SPL7. I framtiden planerar forskargruppen att ta upp hur vissa av dessa gener möjliggör utnyttjandet av sockerarter.