Үндістан ғылым институтының (IISc) биохимия кафедрасының зерттеушілері мүктер мен бауыр құрттарын қоса алғанда, бриофиттер сияқты қарабайыр құрлық өсімдіктерінің ұзақ уақыт бойы ізденіп келген механизмін анықтады.өсімдіктердің өсуін реттеу– жақында эволюцияланған гүлді өсімдіктерде де сақталған механизм.
Nature Chemical Biology журналында жарияланған зерттеу эмбриондық өсімдіктерде (құрлық өсімдіктері) жасушалардың бөлінуін тежейтін негізгі өсу реттегіші DELLA ақуызының классикалық емес реттелуіне бағытталған.
«DELLA жылдамдықты төмендететін құрылғы сияқты әрекет етеді, бірақ егер бұл жылдамдықты төмендететін құрылғы үнемі болса, өсімдік қозғала алмайды», - деп түсіндіреді биохимия кафедрасының доценті және зерттеудің бірлескен авторы Дебабрата Лаха. Сондықтан, DELLA ақуыздарының ыдырауы өсімдіктердің өсуін ынталандыру үшін өте маңызды. Гүлді өсімдіктерде DELLA фитогормон болған кезде ыдырайды.гиббереллин (GA)GID1 рецепторымен байланысып, GA-GID1-DELLA кешенін түзеді. Кейіннен DELLA репрессор ақуызы убиквитин тізбектерімен байланысады және 26S протеасомасымен ыдырайды.
Қызығы, бриофиттер шамамен 500 миллион жыл бұрын құрлықты отарлаған алғашқы өсімдіктердің бірі болды. Олар фитогормон гиббереллинін (GA) өндіргенімен, оларда GID1 рецепторы жоқ. Бұл сұрақ туғызады: бұл алғашқы құрлық өсімдіктерінің өсуі мен дамуы қалай реттелді?
Зерттеушілер CRISPR-Cas9 жүйесін пайдаланып, тиісті VIH генін жойды, осылайша VIH рөлін растады. Функционалды VIH ферменті жоқ өсімдіктерде өсу мен дамудың ауыр ақаулары мен морфологиялық ауытқулар, мысалы, тығыз таллом, радиалды өсудің бұзылуы және тостағаншаның болмауы байқалады. Бұл ақаулар өсімдік геномын VIH ферментінің тек бір ұшын (N-терминалын) өндіру үшін өзгерту арқылы түзетілді. Хроматографияның озық әдістерін қолдана отырып, зерттеу тобы N-терминалында InsP₈ өндірісін катализдейтін киназа домені бар екенін анықтады.
Зерттеушілер DELLA VIH киназының жасушалық нысаналарының бірі екенін анықтады. Сонымен қатар, олар MpVIH жетіспейтін өсімдіктердің фенотипі DELLA экспрессиясы жоғарылаған Miscanthus multiforme өсімдіктеріне ұқсас екенін байқады.
«Қазіргі кезеңде біз MpVIH жетіспейтін өсімдіктерде DELLA тұрақтылығының немесе белсенділігінің артқанын анықтауға асығамыз», - деді Лахидің зерттеу тобындағы докторант және мақаланың алғашқы авторы Приянши Рана. Зерттеушілер өз гипотезаларына сәйкес, DELLA тежелуі MpVIH мутант өсімдіктеріндегі өсу мен даму ақауларын айтарлықтай қалпына келтіргенін анықтады. Бұл зерттеулер VIH киназасы DELLA-ны теріс реттейтінін, осылайша өсімдіктердің өсуі мен дамуын ынталандыратынын көрсетеді.
Зерттеушілер инозит пирофосфатының осы бриофиттегі DELLA ақуызының экспрессиясын қалай реттейтінін анықтау үшін генетикалық, биохимиялық және биофизикалық әдістерді біріктірді. Атап айтқанда, MpVIH өндіретін InsP₈ MpDELLA ақуызымен байланысып, оның полиубиквитинациясын күшейтеді, бұл өз кезегінде протеасоманың осы репрессорлық ақуыздың ыдырауына әкеледі.
DELLA ақуызын зерттеу ғалымдар оның жоғары өнімді жартылай ергежейлі сорттарды жасау үшін әлеуетін білмей пайдаланған Жасыл революциядан бастау алады. Сол кезде оның әсер ету механизмі белгісіз болса да, заманауи технологиялар ғалымдарға генді редакциялауды пайдаланып, осы ақуыздың қызметін басқаруға, осылайша дақылдардың өнімділігін тиімді арттыруға мүмкіндік берді.
«Халық санының өсуі және егістік жерлердің қысқаруымен дақылдардың өнімділігін арттыру өте маңызды болды», - деді Раха. InsP₈ реттейтін DELLA деградациясы эмбриондық өсімдіктерде кең таралуы мүмкін екенін ескерсек, бұл жаңалық келесі буынның жоғары өнімді дақылдарын дамытуға жол ашуы мүмкін.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 31 қазан