Wetenschappers hebben nieuwe details ontdekt over hoe planten nieuwe celwanden vormen, wat inzichten oplevert die mogelijk kunnen worden gebruikt om de productie van biobrandstoffen te verbeteren en nieuwe nanotechnologieën te ontwikkelen.

Celwanden zijn stijve structuren die plantencellen omringen en hen kracht en ondersteuning bieden. Ze bestaan ​​voornamelijk uit cellulose, een sterk en duurzaam materiaal dat tevens het hoofdbestanddeel is van hout en papier.

Het proces van celwandvorming, bekend als cellulosebiosynthese, is complex en omvat vele stappen. Wetenschappers bestuderen dit proces al tientallen jaren, maar er zijn nog steeds veel dingen die we niet weten.

Een van de belangrijkste spelers in de biosynthese van cellulose is een eiwit dat cellulosesynthase wordt genoemd. Dit eiwit is verantwoordelijk voor het samenstellen van cellulosemoleculen in lange ketens. Het exacte mechanisme waarmee cellulosesynthase werkt, is echter nog steeds niet volledig begrepen.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Plants, gebruikten wetenschappers van de Universiteit van Cambridge een combinatie van technieken, waaronder röntgenkristallografie en moleculaire dynamica-simulaties, om nieuwe inzichten te verkrijgen in de structuur en functie van cellulosesynthase.

Ze ontdekten dat cellulosesynthase een zeer dynamisch eiwit is dat constante conformationele veranderingen ondergaat. Door deze veranderingen kan het eiwit zich binden aan suikermoleculen en deze vrijgeven, die vervolgens worden gebruikt om celluloseketens te bouwen.

De onderzoekers identificeerden ook verschillende belangrijke aminozuren die essentieel zijn voor de activiteit van cellulosesynthase. Deze aminozuren kunnen mogelijk het doelwit zijn van medicijnen of andere chemicaliën om de biosynthese van cellulose te moduleren.

Dit onderzoek levert nieuwe inzichten op in de fundamentele mechanismen van celwandvorming in planten. Deze kennis zou potentieel kunnen worden gebruikt om de productie van biobrandstoffen te verbeteren door de hoeveelheid cellulose in plantaardige biomassa te vergroten. Het zou ook kunnen worden gebruikt om nieuwe nanotechnologieën op basis van cellulose te ontwikkelen, zoals sterkere en duurzamere materialen.

Bovendien geeft het onderzoek een beter inzicht in hoe planten reageren op omgevingsstress, zoals droogte en hitte. Deze kennis kan wetenschappers helpen nieuwe strategieën te ontwikkelen om de gewasopbrengsten en de veerkracht tegen klimaatverandering te verbeteren.