Даследчыкі з кафедры біяхіміі Індыйскага інстытута навук (IISc) выявілі даўно шуканы механізм, які выкарыстоўваюць прымітыўныя наземныя расліны, такія як мохі (у тым ліку імхі і пячоначнікі), для...рэгуляваць рост раслін– механізм, які таксама захаваўся ў больш позніх кветкавых раслін.
Даследаванне, апублікаванае ў часопісе Nature Chemical Biology, засяроджваецца на некласічнай рэгуляцыі бялку ДЭЛА, галоўнага рэгулятара росту, які можа інгібіраваць дзяленне клетак у эмбрыянальных раслінах (наземных раслінах).
«DELLA дзейнічае як «лежачы паліцэйскі», але калі гэты «лежачы паліцэйскі» пастаянна прысутнічае, расліна не можа рухацца», — тлумачыць Дэбабрата Лаха, дацэнт біяхіміі і суаўтар даследавання. Такім чынам, дэградацыя бялкоў DELLA мае вырашальнае значэнне для стымулявання росту раслін. У кветкавых раслін DELLA дэградуе, калі фітагармонгіберелін (GA)звязваецца са сваім рэцэптарам GID1, утвараючы комплекс GA-GID1-DELLA. Пасля гэтага бялок-рэпрэсар ДЭЛА звязваецца з ланцугамі ўбіквітыну і дэградуецца пратэасомай 26S.
Цікава, што мхападобныя расліны былі аднымі з першых, якія каланізавалі сушу, прыкладна 500 мільёнаў гадоў таму. Нягледзячы на тое, што яны выпрацоўваюць фітагармон гіберелін (ГА), у іх адсутнічае рэцэптар GID1. Узнікае пытанне: як рэгуляваліся рост і развіццё гэтых ранніх наземных раслін?
Даследчыкі выкарысталі сістэму CRISPR-Cas9 для накаўтавання адпаведнага гена VIH, тым самым пацвердзіўшы ролю VIH. Расліны, у якіх адсутнічае функцыянальны фермент VIH, праяўляюць сур'ёзныя дэфекты росту і развіцця, а таксама марфалагічныя анамаліі, такія як шчыльны таллом, парушэнне радыяльнага росту і адсутнасць кубачка. Гэтыя дэфекты былі выпраўлены шляхам мадыфікацыі геному расліны, каб ён атрымліваў толькі адзін канец (N-канец) фермента VIH. Выкарыстоўваючы перадавыя метады храматаграфіі, даследчая група выявіла, што N-канец змяшчае кіназны дамен, які каталізуе выпрацоўку InsP₈.
Даследчыкі выявілі, што ДЕЛЛА з'яўляецца адной з клеткавых мішэняў кіназы VIH. Акрамя таго, яны назіралі, што фенатып раслін з дэфіцытам MpVIH быў падобны да фенатыпу раслін Miscanthus multiforme з падвышанай экспрэсіяй ДЕЛЛА.
«На дадзеным этапе мы імкнемся вызначыць, ці павышаецца стабільнасць або актыўнасць ДЭЛА ў раслін з дэфіцытам MpVIH», — сказала Прыяншы Рана, дактарант даследчай групы Лэхі і першы аўтар артыкула. У адпаведнасці са сваёй гіпотэзай, даследчыкі выявілі, што інгібіраванне ДЭЛА значна аднаўляла дэфекты росту і развіцця ў раслін-мутантаў MpVIH. Гэтыя вынікі сведчаць аб тым, што кіназа VIH негатыўна рэгулюе ДЭЛА, тым самым спрыяючы росту і развіццю раслін.
Даследчыкі аб'ядналі генетычныя, біяхімічныя і біяфізічныя метады, каб высветліць механізм, з дапамогай якога іназітолпірафасфат рэгулюе экспрэсію бялку ДЭЛА ў гэтым мохападобным расліне. У прыватнасці, InsP₈, які выпрацоўваецца MpVIH, звязваецца з бялком MpDELLA, спрыяючы яго поліўбіквітынаванню, што, у сваю чаргу, прыводзіць да дэградацыі гэтага бялку-рэпрэсара пратэасомай.
Даследаванні бялку дыяфрагмы (ДЭЛА) пачаліся яшчэ з часоў Зялёнай рэвалюцыі, калі навукоўцы міжволі выкарысталі яго патэнцыял для стварэння высокаўраджайных паўкарлікавых гатункаў. Нягледзячы на тое, што механізм яго дзеяння ў той час быў невядомы, сучасныя тэхналогіі дазволілі навукоўцам выкарыстоўваць рэдагаванне генаў для маніпулявання функцыяй гэтага бялку, тым самым эфектыўна павялічваючы ўраджайнасць сельскагаспадарчых культур.
«З ростам насельніцтва і скарачэннем плошчаў ворных зямель павышэнне ўраджайнасці стала крытычна важным», — сказаў Раха. Улічваючы, што дэградацыя ДЭЛА, рэгуляваная InsP₈, можа быць шырока распаўсюджанай у эмбрыянальных раслін, гэта адкрыццё можа пракласці шлях для распрацоўкі высокаўраджайных культур наступнага пакалення.
Час публікацыі: 31 кастрычніка 2025 г.