Даследчыкі з кафедры біяхіміі Індыйскага інстытута навук (IISc) выявілі даўно шуканы механізмдля рэгулявання росту прымітыўных наземных раслін, такіх як мохападобныя (група, якая ўключае імхі і пячоначнікі), што захавалася ў пазнейшых кветкавых раслін.
Даследаванне, апублікаванае ў часопісе Nature Chemical Biology, было сканцэнтравана на некананічнай рэгуляцыі бялкоў ДЭЛА, галоўнага рэгулятара росту, які падаўляе дзяленне клетак у эмбрыяфітаў (наземных раслін).
Цікава, што мхападобныя расліны, першыя расліны, якія з'явіліся на сушы прыблізна 500 мільёнаў гадоў таму, не маюць рэцэптара GID1, нягледзячы на выпрацоўку фітагармона GA. Гэта падымае пытанне аб тым, як рэгуляваліся рост і развіццё гэтых ранніх наземных раслін.
Выкарыстоўваючы пячоначную ворсу Marchantia polymorpha ў якасці мадэльнай сістэмы, даследчыкі выявілі, што гэтыя прымітыўныя расліны выкарыстоўваюць спецыялізаваны фермент MpVIH, які выпрацоўвае клеткавы мессенджер іназітолпірафасфат (InsP₈), для расшчаплення ДЭЛА без удзелу...гіберелавая кіслата.
Даследчыкі выкарысталі сістэму CRISPR-Cas9 для накаўтавання гена, які кадуе фермент VIH, пацвердзіўшы яго ролю. Расліны, у якіх адсутнічае функцыянальны VIH, праяўлялі сур'ёзныя дэфекты развіцця і марфалагічныя анамаліі, такія як кампактнае лісце, парушэнне радыяльнага росту і адсутнасць кубачка. Гэтыя дэфекты былі ліквідаваны шляхам мадыфікацыі геному расліны, каб вырабляць толькі адзін канец (N-канец) фермента VIH. Выкарыстоўваючы перадавыя метады храматаграфіі, каманда выявіла, што N-канец змяшчае кіназны дамен, які каталізуе выпрацоўку InsP₈.
Даследчыкі выявілі, што ДЕЛЛА з'яўляецца адной з клеткавых мішэняў VIH-кіназы. Акрамя таго, яны назіралі, што фенатыпы раслін з дэфіцытам MpVIH былі падобныя да фенатыпаў раслін M. polymorpha з падвышанай экспрэсіяй ДЕЛЛА.
«На дадзены момант мы з нецярпеннем чакалі, ці павышаецца стабільнасць або актыўнасць ДЭЛА ў раслін з дэфіцытам MpVIH», — сказала Прыяншы Рана, першы аўтар даследавання і аспірант даследчай групы Лэхі. У адпаведнасці са сваёй гіпотэзай, даследчыкі выявілі, што інгібіраванне ДЭЛА можа значна аднавіць дэфектныя фенатыпы росту і развіцця мутантных раслін MpVIH. Гэтыя вынікі сведчаць аб тым, што кіназа VIH негатыўна рэгулюе ДЭЛА, спрыяючы росту і развіццю раслін.
Даследаванні бялкоў ланцуга ДНК пачаліся яшчэ з часоў Зялёнай рэвалюцыі, калі навукоўцы міжволі выкарыстоўвалі іх патэнцыял для стварэння высокаўраджайных паўкарлікавых гатункаў. Нягледзячы на тое, што падрабязнасці іх працы ў той час былі незразумелыя, сучасныя тэхналогіі дазваляюць навукоўцам маніпуляваць функцыямі гэтых бялкоў з дапамогай геннай інжынерыі, эфектыўна павялічваючы ўраджайнасць сельскагаспадарчых культур.
Час публікацыі: 23 кастрычніка 2025 г.