Ligesom mennesker har planter brug for at fordele sukker og andre næringsstoffer rundt i deres kroppe for at kunne vokse. Men i modsætning til mennesker har planter ikke et hjerte til at pumpe disse vitale næringsstoffer rundt. I stedet bruger de en fantastisk molekylær pumpemekanisme, som forskere har studeret i årtier siden dens opdagelse for mere end 30 år siden.

Nu har et hold forskere under ledelse af lektor Bjørn P. Pedersen ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik på Aarhus Universitet gjort en banebrydende opdagelse om et af de vigtigste komponenter i denne pumpemekanisme: SUC-transporteren. Dette protein fungerer som en mikroskopisk kanyle til sukkerinsprøjtning, der aktivt sprøjter sukrose (køkkensukker) ind i plantens "årer", som kaldes floemet.

Forskere har indtil nu kæmpet for at forstå præcist, hvordan denne indsprøjtning fungerer. Men holdets nye forskning har afsløret hemmelighederne bag, hvordan SUC-transporteren genkender sukker, og hvordan den bruger syre til at drive processen.

"Denne opdagelse er et gennembrud, fordi den endelig løser et mangeårigt mysterium: hvordan planter er i stand til at opretholde koncentrationen af sukrose i "årerne" og skabe det tryk, dvs den saftspænding, der genererer strømmen af alle næringsstoffer i floemet," siger Bjørn P Pedersen. "Dette er plantens "hjerte", og er afgørende for alle planters overlevelse og vækst."

Holdets arbejde kaster også nyt lys over, hvordan planter forsvarer sig mod skadedyr. Når planter er under angreb, forsøger skadedyr at stjæle sukkeret i floemet. SUC-transporteren er essentiel for plantens forsvarsevner, og forståelsen af, hvordan den fungerer, kan hjælpe os med at beskytte planter mod skadedyr i fremtiden.

Opdagelsen er et resultat af fem års forskning

Denne forskning er resultatet af et talentfuld forskerholds mere end fem års hårde arbejde, herunder førsteforfatter Laust Bavnhøj og Jan Driller, samt Lorena Zuzic, Amanda Stange og professor Birgit Schiøtt fra Institut for Kemi. Det er et stort skridt i vores forståelse af, hvordan planter fungerer på molekylært plan.

”Jeg er ovenud begejstret over endelig at kunne offentliggøre den første struktur nogensinde af SUC-transporteren, hvilket har gjort det muligt for os at visualisere transporterens funktion og sammen med vores biokemiske data belyse den længe søgte molekylære mekanisme bag transporten af saccharose," siger Laust Bavnhøj, "og eftersom vi startede dette projekt fra bunden tilbage i 2018, har det været en lang og udfordrende rejse.”

Resultaterne er offentliggjort i det internationale tidsskrift Nature Plants: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01421-0

Mere information

Lektor Bjørn Panyella Pedersen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
bpp@mbg.au.dk – mobil 29723499

Supplerende oplysninger

Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger: