ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาสารประกอบทางเคมีชนิดใหม่ซึ่งยับยั้งการสังเคราะห์แสงในใบพืช โดยจะยับยั้งการทำงานของโปรตีนเชิงซ้อนที่ทำปฏิกิริยาสำคัญอย่างหนึ่งของกระบวนการ นั่นคือ การสลายตัวของน้ำให้เป็นออกซิเจน สารนี้สามารถกลายเป็นต้นแบบของสารกำจัดวัชพืชที่ต่อสู้กับวัชพืชได้ ในขณะที่สารนี้ไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์ ผลการศึกษาซึ่งได้รับการสนับสนุนจากทุนสนับสนุนจาก Russian Science Foundation (RNF) ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Cells Gazeta.ru.
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืชสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ดำเนินการโดยใช้โปรตีนเชิงซ้อนขนาดใหญ่สองชนิด - ระบบภาพถ่าย 1 และ 2 (PS1 และ PS2) ซึ่งแต่ละส่วนประกอบด้วยศูนย์ปฏิกิริยา โปรตีนและเม็ดสีโดยรอบ ภายใต้การกระทำของแสงแดด คลอโรฟิลล์ในศูนย์ปฏิกิริยาจะตื่นเต้นและถ่ายเทอิเล็กตรอนไปยังโมเลกุลอื่นในระบบภาพถ่าย การเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนที่ตามมาจะมาพร้อมกับการสะสมของโมเลกุลพลังงานสูง เช่น ATP ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ การขาดอิเล็กตรอนที่เหลือจากคลอโรฟิลล์นั้นชดเชยด้วยการสลายตัวของโมเลกุลของน้ำ - ในระหว่างกระบวนการนี้ที่ออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาเป็นผลพลอยได้
นักวิทยาศาสตร์จาก Institute of Fundamental Biological Problems of the Russian Academy of Sciences (Pushchino) กับเพื่อนร่วมงานจาก Gazi University (Turkey) ได้สังเคราะห์สารประกอบใหม่จากทองแดงและเศษอินทรีย์ที่ยับยั้งการสังเคราะห์แสงในใบ เพื่อตรวจสอบผลกระทบของสาร ผู้เขียนได้แยกเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ที่เสริมด้วย PS2 ออกจากใบ—โครงสร้างภายในคลอโรพลาสต์—และเติมสารละลายของสารประกอบใหม่ลงในสารแขวนลอยที่ได้ ผลการยับยั้งถูกประเมินโดยการลดการปล่อยออกซิเจนที่เกิดจากการให้แสงสว่าง เช่น อัตราลดลง 69% นอกจากนี้ ยังได้ศึกษาผลของสารโดยปฏิกิริยาอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งที่บ่งบอกถึงกิจกรรมของ PS2: ตัวอย่างเช่น การเพิ่มสารยับยั้งจะลดการเรืองแสงของคลอโรฟิลล์ระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ในเวลาเดียวกันประสิทธิภาพของยาไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา แต่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของยาเท่านั้น
การปล่อยออกซิเจนที่ลดลงบ่งชี้ว่าระบบภาพถ่ายทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยลง สันนิษฐานว่าเป้าหมายหลักของสารกำจัดวัชพืชชนิดใหม่คือศูนย์กลางปฏิกิริยาของคอมเพล็กซ์โปรตีน: สารจับกับแกน PS2 และเปลี่ยนโครงสร้าง นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ากระบวนการถ่ายโอนประจุระหว่างส่วนประกอบของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนหยุดชะงักลง
สารยับยั้งที่พัฒนาแล้วสามารถใช้ในการสร้างสารกำจัดวัชพืชชนิดใหม่ ซึ่งจะใช้ ตัวอย่างเช่น ในการต่อสู้กับวัชพืชที่เติบโตเร็วที่ปรากฏก่อนการงอกของพืช เนื่องจากปฏิกิริยาการสลายตัวของน้ำเกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์พืช สารกำจัดวัชพืชจึงน่าจะปลอดภัยอย่างสมบูรณ์สำหรับมนุษย์และสัตว์
“เราได้พัฒนาสารประกอบที่จะกำจัดพันธุ์พืชที่ไม่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งส่งผลให้ผลผลิตพืชผลเพิ่มขึ้นอย่างมาก ข้อมูลเหล่านี้สามารถกลายเป็นพื้นฐานพื้นฐานสำหรับการพัฒนาสารที่มีประสิทธิภาพที่ความเข้มข้นต่ำสุดที่เป็นไปได้” Sergey Zharmukhamedov ผู้เขียนคนแรกของงานนี้กล่าว ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ นักวิจัยชั้นนำของสถาบันปัญหาทางชีวภาพขั้นพื้นฐานของรัสเซีย สถาบันวิทยาศาสตร์.
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันอณูชีววิทยาและเทคโนโลยีชีวภาพของ National Academy of Sciences of Azerbaijan (Baku) สถาบันสรีรวิทยาพืชที่ได้รับการตั้งชื่อตาม K.A. Timiryazev (มอสโก), King Saud University (ซาอุดีอาระเบีย) และ Moscow State University ตั้งชื่อตาม M.V. โลโมโนซอฟ (มอสโก)