Fra molekyler til måltider: Hvordan sukkertransport har potentiale til at ændre fremtidens fødevarer

Sukkertransportens mikroskopiske præcision

Sukker er livsnødvendigt for planter og mennesker. Det fungerer som energikilde, signalstof og byggemateriale – og derfor har planter udviklet avancerede mekanismer til at styre, hvor sukkeret flyttes hen i vævet. I studiet fokuserer forskerne på den sukkertransport, som sørger for at flytte sukker fra plantens hovedkar til steder som blade, frugter og pollen.

Sukkeret i plantens hovedkar flyder rundt som sukrose – en kombination af glukose og fruktose. Når det skal bruges i cellerne, bliver det spaltet i de to dele, og her kommer transportproteinerne i spil.

“Man kan lidt sammenligne det med vores blodårer. Sukker flyder rundt som sukrose i plantens 'kar', men der er brug for det andre steder – f.eks. i en frugt eller et voksende blad. Der skal det over i celler, som ikke er koblet direkte på hovedsystemet. Det klarer de transportere, vi har undersøgt,” forklarer ph.d.-studerende Camilla Gottlieb Andersen, som er førsteforfatter på studiet.

Forskerne fandt, at STP6 har en bredere sukkerprofil end STP10, og at STP6’s evne til at transportere fruktose hænger sammen med, at dens sukkerbindingslomme er en anelse mindre præcist formet. Den lille “løshed” i strukturen giver plads til flere typer sukker.

“Hvis transporteren er ekstremt god til at genkende ét bestemt sukker, så bliver den også meget selektiv. Men hvis den er knap så god, så kan den faktisk tage lidt flere slags sukker ind,” fortæller Camilla Gottlieb Andersen.

Frøæg og krystaller: Når laboratoriet går i dybden

“Vi har kigget på to transportproteiner, STP6 og STP10, som begge transporterer sukker ind i plantecellerne. Det interessante er, at STP10 kun transporterer glukose, mens STP6 også kan tage fruktose. Og de her forskelle skyldes faktisk noget så lille som én enkelt aminosyre i bindingslommen,” siger Camilla Gottlieb Andersen.

“Vi har kigget på to transportproteiner, STP6 og STP10, som begge transporterer sukker ind i plantecellerne. Det interessante er, at STP10 foretrækker glukose, mens STP6 også kan optage fruktose. En af årsagerne til de her forskelle skyldes faktisk noget så marginalt som én enkelt aminosyre i bindingslommen – selvom der også kan være andre faktorer på spil, som vi endnu ikke kender til,” siger Camilla Gottlieb Andersen.

For at finde ud af, hvordan STP6 og STP10 fungerer, har forskerne både løst deres 3D-struktur via krystallografi og testet deres funktion i levende systemer. Her brugte de blandt andet æg fra frøer, som fungerer som perfekte, encellede testsystemer.

“Det lyder måske mærkeligt, men frøæg er guld i transportforskning. Vi kan udtrykke vores proteiner i dem og måle, hvilke sukkerstoffer de tager op. Det er en af de mest præcise metoder, vi har,” siger Camilla Gottlieb Andersen.

Krystallografi er en avanceret teknik, hvor proteinet danner små krystaller, som så analyseres for at afsløre strukturen helt ned på atomniveau. Det er en krævende metode, som sjældent bruges i dag, netop fordi den er så svær – men til gengæld ekstremt detaljeret.

“Det er lidt old-school, men det giver os en opløsning, hvor vi virkelig kan se, hvordan sukkeret sidder i lommen. Det er dér, vi kan se den lille forskel, der gør STP6 og STP10 så forskellige,” forklarer hun.

Hvad kan vi bruge det til?

Studiet er grundforskning, og der kan derfor synes langt fra forskningsresultat til anvendelse. Alligevel peger resultaterne i retning af noget større. Forståelsen af sukkertransport kan nemlig bruges til at udvikle planter, der bedre udnytter deres energi – og måske endda kan beskytte sig mod sygdomme.

“Hvis vi kan forstå, hvordan planterne fordeler sukker, kan vi måske også få dem til at lave mere frugt, mere pollen eller vokse mere effektivt,” siger Camilla Gottlieb Andersen. “Det kunne være en jordbærplante, der bruger mindre energi på blade og mere på bær.”

Sukkertransport spiller også en rolle i planters forsvar mod sygdomme. Visse patogener – fx svampen rust – lever af plantens sukker. Hvis planten kan begrænse adgangen til sukker, kan den blive mere modstandsdygtig.

“Vi har set, at en mutation i en sukkertransporter kan gøre en plante immun over for visse sygdomme. Det åbner for, at man måske kan skrue på de her transportere, så planten kan beskytte sig selv bedre,” forklarer hun.

Fremtidens planteavl og grøn omstilling

Camilla Gottlieb Andersen understreger, at der er tale om grundforskning. Men hun ser store perspektiver, både i forhold til klimaudfordringer, fødevareproduktion og bæredygtighed.

“Vi drømmer ikke nødvendigvis om GMO’er. Men hvis man kan finde naturlige varianter af planter, der har de 'gode' versioner af sukkertransporterne, så kan man måske avle på dem – eller bruge CRISPR til at hjælpe dem lidt på vej,” siger hun.

Og i en verden, hvor fødevarer skal dyrkes på mindre plads – som i urban farming og vertikale væksthuse – kan den viden blive afgørende:

“Forestil dig en tomatplante, der laver dobbelt så mange tomater, fordi den bruger sin energi smartere. Det ville være en kæmpe gevinst i fremtidens landbrug.”