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

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.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>