Генетика объясняет кислый вкус лимонов

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2019, №5)

pic_2019_05_18-2.jpg

Исследователи из Нидерландов ответили на вопрос, почему одни цитрусовые сладкие, а другие очень кислые. Мутация генов, отвечающих за выработку двух белков — протонных насосов, может увеличить сладкий вкус фруктов, и такие мутации, возможно, заинтересуют селекционеров («Nat. Commun.», 2019, 2; doi:10.1038/s41467-019-08516-3, полный текст).

Исследователи под руководством Роналда Куса и Франчески Кваттрочио из Амстердамского университета заинтересовались причиной кислого вкуса лимонов еще в 2014 году. В то время они занимались, казалось бы, далекими от цитрусовых делами — пытались идентифицировать гены, отвечающие за окраску цветков петунии. Они искали различие между обычной петунией, цветущей красно-пурпурными цветами, и мутантным растением с синими цветами. Петуния — излюбленный объект генетиков растений, изучающих пути синтеза пигментов, которые окрашивают лепестки цветов (см. «Химию и жизнь», 2013, 1), но в данном случае причина оказалась не в пигментах. Изучение экстракта, выделенного из цветков, показало, что синие цветки содержали меньше кислоты, чем красные («Cell Rep.», 2014, 6, 32 doi:10.1016/j.celrep.2013.12.009, полный текст).

Исследователи предположили, что мутация синих цветов повлияла на кислотность среды вакуолей — клеточных органоидов, в которых, помимо прочего, содержатся антоцианы. Эти пигменты ведут себя как индикаторы кислотности: они синие при высоких значениях рН и красные при низких, поэтому изменение кислотности вакуолей может влиять на цвет. В клетках растений вакуоли обычно отличаются более кислой средой по сравнению с окружающей вакуоли цитоплазмой. А регулируется кислотность протонными насосами — специальными белками, которые переносят протоны через мембрану вакуолей, причем с затратой энергии и против градиента концентрации. В красно-фиолетовых соцветиях петунии различие показателей pH цитоплазмы и вакуоли очень велико, в мутантных синих оно заметно меньше.

А затем исследователи решили выяснить, могут ли протонные насосы влиять на вкус лимонов. Вопрос о том, почему содержимое вакуолей некоторых цитрусовых отличается исключительно высокой кислотностью, давно интересовал ученых. Оказалось, что между сладкими и кислыми цитрусовыми различие такое же, как между синими и красными цветками петунии: все дело в протонных насосах. Содержащие сок вакуоли чрезвычайно кислых сортов лимонов отличаются более высокой активностью двух генов, отвечающих за синтез протонных насосов, а уровень экспрессии этих белков в сладковатых сортах гораздо ниже.

Кус и Кваттрочио с коллегами обнаружили аналогичную мутацию и в других цитрусовых — апельсинах, помело, рангпурах (гибрид мандарина и цитрона). Они предполагают, что эти результаты можно перенести и на другие фрукты и ягоды — например, виноград и садовую клубнику. Предполагается, что «настраивать» соотношение кислых и сладких оттенков вкуса можно разными путями — и с помощью давно известного неспешного искусственного отбора, и с применением генетической модификации.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 5/2019) на с. 18 — 19.

123

Разные разности

01.09.2020 14:00:00

Китай впервые запустил на Марс космический корабль «Тяньвэнь-1»; его название означает «вопросы к небу»…

…в США разработали методику отслеживания онлайн-кампаний по дезинформации в режиме реального времени, которая способна уменьшить вмешательство других стран в американские выборы 2020 года…

…возможно, собаки умеют ориентироваться по магнитному полю Земли…

>>
14.08.2020 17:00:00

Четверть века цивилизованное человечество озабоченно думает о сохранении лесов. Проведено множество переговоров на самом разном уровне, подписаны кипы документов, принято бесчисленное количество заявлений и программ, а результата нет. Отчего так происходит? Об этом рассуждали 23 эксперта в рамках недавней дискуссии о путях трансформации лесов.

>>
07.08.2020 16:00:00

Планета Проксима b не случайно привлекает пристальное внимание астрономов. Ведь сразу после ее открытия выяснилось, что это почти Земля: массу оценили в 1,3 земных, причем расположена планета в обитаемой зоне, где возможна жидкая вода. Теперь же к расследованию присоединился точнейший спектрограф ESPRESSO.

>>
07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>