Истраживачи са Одељења за биохемију Индијског института за науку (IISc) открили су дуго тражени механизам који користе примитивне копнене биљке попут бриофита (укључујући маховине и јетрењаче) да би...регулисати раст биљака– механизам који је такође очуван код новије еволуираних цветница.
Студија, објављена у часопису Nature Chemical Biology, фокусира се на некласичну регулацију ДЕЛЛА протеина, главног регулатора раста који може инхибирати деобу ћелија у ембрионалним биљкама (копненим биљкама).
„DELLA делује као успоривачи брзине, али ако су ови успоривачи брзине стално присутни, биљка се не може померити“, објашњава Дебабрата Лаха, ванредни професор биохемије и коаутор студије. Стога је разградња ДЕЛЛА протеина кључна за подстицање раста биљака. Код цветница, ДЕЛЛА се разграђује када фитохормонгиберелин (GA)везује се за свој рецептор GID1, формирајући GA-GID1-DELLA комплекс. Након тога, ДЕЛЛА репресорски протеин се везује за убиквитинске ланце и разграђује га 26S протеазом.
Занимљиво је да су бриофити били међу првим биљкама које су колонизовале копно, пре отприлике 500 милиона година. Иако производе фитохормон гиберелин (ГА), недостаје им GID1 рецептор. Ово поставља питање: како су регулисани раст и развој ових раних копнених биљака?
Истраживачи су користили CRISPR-Cas9 систем да би елиминисали одговарајући VIH ген, чиме су потврдили улогу VIH. Биљке којима недостаје функционални VIH ензим показују тешке дефекте у расту и развоју и морфолошке абнормалности, као што су густи талус, оштећен радијални раст и недостатак чашице. Ови дефекти су исправљени модификовањем биљног генома да би се произвео само један крај (N-терминус) VIH ензима. Користећи напредне технике хроматографије, истраживачки тим је открио да N-терминус садржи киназни домен који катализује производњу InsP₈.
Истраживачи су открили да је ДЕЛЛА једна од ћелијских мета VIH киназе. Штавише, приметили су да је фенотип биљака са недостатком MpVIH сличан фенотипу биљака Miscanthus multiforme са повећаном експресијом ДЕЛЛА.
„У овој фази, жељно желимо да утврдимо да ли је стабилност или активност ДЕЛЛА побољшана код биљака којима недостаје MpVIH“, рекла је Пријанши Рана, докторанткиња у Лахејевој истраживачкој групи и прва ауторка рада. У складу са својом хипотезом, истраживачи су открили да инхибиција ДЕЛЛА значајно обнавља дефекте раста и развоја код MpVIH мутантних биљака. Ови налази указују на то да VIH киназа негативно регулише ДЕЛЛА, чиме се подстиче раст и развој биљака.
Истраживачи су комбиновали генетске, биохемијске и биофизичке методе како би разјаснили механизам којим инозитол пирофосфат регулише експресију ДЕЛЛА протеина код овог бриофита. Конкретно, InsP₈, који производи MpVIH, везује се за MpDELLA протеин, промовишући његову полиубиквитинацију, што заузврат доводи до разградње овог репресорског протеина од стране протеазома.
Истраживање ДЕЛЛА протеина датира још из времена Зелене револуције, када су научници несвесно искористили његов потенцијал за стварање високородних полупатуљастих сорти. Иако његов механизам деловања у то време није био познат, модерне технологије су омогућиле научницима да користе генетско уређивање како би манипулисали функцијом овог протеина, чиме су ефикасно повећали приносе усева.
„Са растом становништва и смањењем обрадиве површине, повећање приноса усева постало је критично“, рекао је Раха. С обзиром на то да разградња ДЕЛЛА регулисана InsP₈-ом може бити широко распрострањена код ембрионалних биљака, ово откриће би могло да отвори пут развоју високоприносних усева следеће генерације.
Време објаве: 31. октобар 2025.