Stärkelsesyntesen regleras av socker
Sara Palmqvist, Chuanxin Sun, Helena Olsson, Mats Borén, Yona Baguma,
Joel Mutisya & Christer Jansson
Institutionen för Växtbiologi,SLU
Box 7080 ,750 07 Uppsala
018-673227
[email protected]
Vad är egentligen stärkelse?
Stärkelse är en kolhydrat som växter tillverkar för att lagra energi, energi som behövs vid till exempel
groning. Stärkelse tillverkas i blad och frön och lagras i kompakta granuler i växtcellen. Det finns två typer
av stärkelse, amylos och amylopektin. I korn (Hordeum vulgare) finns 30% amylos och 70% amylopektin.
Amylos och amylopektin har skilda kemiska egenskaper på grund av deras olika struktur. Amylos har en
linjär struktur med långa kedjor av glukos molekyler. Amylopektin är en starkt förgrenad molekyl där glukos
molekylerna har massor av förgreningspunkter.
Hur bildas stärkelse?
I korn har man hittat en mängd olika enzymer som medverkar i stärkelsesyntesen. Enzymerna kan indelas i
tre grupper; stärkelsesyntaser, förgreningsenzymer och avgreningsenzymer. Stärkelsesyntaser har till uppgift
att koppla ihop glukosmolekylerna till långa kedjor. Med hjälp av stärkelsesyntaser bildas både amylos och
amylopektin. Amylopektin behöver dessutom hjälp av förgreningsenzym som bildar förgreningspunkter där
sedan stärkelsesyntaser kan bygga vidare. Avgreningsenzym behövs för att klippa bort onödiga
förgreningspunkter så att amylopektinmolekylen lättare kan packas ihop i granulen.
Varför reglerar socker stärkelsesyntesen?
Växter använder sukros för transport av kolkällor från blad, där sukros bildas i fotosyntesen, till frön, där
stärkelse lagras. Det är sedan tidigare känt att sukros dessutom kan fungera som signaleringsmolekyl med så
kallad socker signalering. Vi har studerat hur sukroshalter påverkar stärkelsesyntesen genom
förgreningsenzymer och avgreningsenzym. När man låter blad stå i sockerlösning ser man att genuttrycket av
både förgreningsenzymer och avgreningsenzymer ökar. Detta styrker teorin om att socker är en
signaleringsmolekyl. Signaleringen är mycket komplex och nästa steg är att hitta de reglerande element som
aktiverar stärkelseenzymerna. Vi har för närvarande hittat tre transkriptionsfaktorer som påverkas av
sukroshalten. En transkriptionsfaktor, SUSIBA 2, har visat sig fungera som en aktivator genom att sätta
igång transkriptionen av ett avgreningsenzym. Nu återstår det att utröna hur de andra
transkriptionsfaktorerna fungerar och vilka stärkelseenzymer som påverkas.
Hur studeras regleringen av stärkelseenzymerna på gen-nivå?
Genom molekylärbiologiska tekniker kan man studera stärkelseenzymerna från korn på DNA nivå. För
transformation av kornceller används en genkanon, där DNA fästs på guldpartiklar och kan skjutas in i
växtceller. För att kunna studera genuttrycket används ett reporter system med GFP (Green Fluorescent
Protein). Celler som transformerats med främmande DNA bildar ett protein, GFP, som lyser grönt när växten
belyses med UV-ljus.
Vad kommer forskningen att leda till?
Stärkelse används idag inte bara av livsmedelsindustrin utan även i en mängd andra produkter som t ex
plaster, förpackningar, papper, kosmetika och läkemedel. Amylopektin är viktig som bland annat
konsistensgivare i livsmedel och amylos är intressant för bland annat plast och förpackningsindustri på grund
av sin raka struktur. Idag måste man på kemisk väg separera amylos och amylopektin och det är både
kostsamt och miljöovänligt. Ett bättre sätt vore om det redan fanns ren amylos respektive amylopektin i
växten. Det vore också en stor fördel om man i växten kunde producera modifierad amylos eller
amylopektin, exempelvis hydrofob stärkelse. Förståelsen av hur stärkelsesyntesen fungerar i detalj kan leda
till att man i framtiden kan styra produktionen av amylos och amylopektin direkt i växten.
183
