پس از تقریبا یک دهه تلاش، دانشمندان RIKEN ساختار یک پروتئین ناقل کلیدی را تعیین کردند که به گیاهان کمک می کند آهن را از خاک جمع آوری کنند. این یافته می تواند به توسعه کودهای جدید با قدرت بالا کمک کند که به گیاهان کمک می کند آهن را از خاک های دارای کمبود آهن استخراج کنند.
تقریباً یک سوم کل زمین های جهان قلیایی هستند زیرا خاک آن حاوی مقادیر زیادی نمک قلیایی، کربنات کلسیم است. آهن در این خاک های قلیایی به خوبی حل نمی شود و کمبود آهن ناشی از آن می تواند رشد گیاه را به شدت محدود کند.
آتسوشی یاماگاتا از مرکز تحقیقات دینامیک بیوسیستم RIKEN می گوید: جذب آهن از خاک آسان نیست.
با این حال، علف های معمولی، از جمله گندم و جو، یک استراتژی منحصر به فرد برای جذب آهن ایجاد کرده اند. آزاد می کنند ترکیبات فیتوسیدروفورها نامیده می شوند که در خاک رها می شوند و در آنجا با آهن متصل می شوند و مجموعه ای تشکیل می دهند که گیاهان می توانند از طریق ریشه جذب کنند.
فیتوسیدروفورها ترکیباتی هستند که به نام اسیدهای موگینئیک شناخته می شوند. در حالی که محموله آهن خود را حمل می کنند توسط یک پروتئین ناقل در غشای سلولی دوباره به سلول های گیاهی جذب می شوند. اما هنوز چیزهای زیادی در مورد مکانیسم مولکولی این فرآیند ناشناخته است.
اکنون یاماگاتا و همکارانش برای اولین بار ساختار پروتئین ناقل را تعیین کرده اند.
یاماگاتا میگوید: «ما ساختار پروتئین ناقل را حل کردهایم - هم در حالت غیر متصل و هم وقتی با یک فیتوسایدروفور حامل آهن ترکیب میشود. این بسیار مهم است، زیرا به محققان کمک می کند تا جزئیات مولکولی ظریف را درک کنند اهن- حاوی کمپلکس با ناقلی که قرار است به داخل سلول ها حمل شود، تعامل دارد.
تیم RIKEN نزدیک به ده سال در تلاش برای تعیین ساختار پروتئین ناقل بود. یاماگاتا میگوید: «ما حتی نتوانستیم کریستالهای مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل با کریستالوگرافی اشعه ایکس را بدست آوریم. این پیشرفت با پیشرفت های اخیر در تکنیکی به نام میکروسکوپ کریو الکترونکه ساختارها را با شلیک الکترون به نمونه های یخ زده نشان داد پروتئين.
این تحقیق اکنون کار را برای توسعه مشتقات اسیدهای موگینئیک هدایت می کند، که تیم معتقد است می تواند به نسل جدیدی از کودهای بسیار موثر برای خاک های قلیایی تبدیل شود.
یکی از مشتقات مصنوعی که توسط همکار ما کوسوکه نامبا از دانشگاه توکوشیما ساخته شده است، میتواند بهبود یابد. رشد گیاه یاماگاتا میگوید که بهتر از ترکیب طبیعی تنها با یک هزارم هزینه. این مشتق که پرولین-2'-دئوکسی موژینیک اسید (PDMA) نامیده می شود، به مدت یک ماه پایدار است. خاک، در مقایسه با تنها یک روز برای ترکیب طبیعی.
Namba در حال حاضر با یک تولید کننده ژاپنی کار می کند تا تولید PDMA را برای استفاده تجاری به عنوان یک کود کشاورزی افزایش دهد.