Istraživači s Odjela za biokemiju Indijskog instituta za znanosti (IISc) otkrili su dugo traženi mehanizam koji koriste primitivne kopnene biljke poput briofita (uključujući mahovine i jetrenjače) za...regulirati rast biljaka– mehanizam koji je također sačuvan kod novije evoluiranih cvjetnica.
Studija, objavljena u časopisu Nature Chemical Biology, usredotočuje se na neklasičnu regulaciju proteina DNA, glavnog regulatora rasta koji može inhibirati diobu stanica u embrionalnim biljkama (kopnenim biljkama).
„DELLA djeluje poput usporivača brzine, ali ako je taj usporivač brzine stalno prisutan, biljka se ne može pomaknuti“, objašnjava Debabrata Laha, izvanredna profesorica biokemije i koautorica studije. Stoga je razgradnja DNA proteina ključna za poticanje rasta biljaka. Kod cvjetnica, DNA se razgrađuje kada fitohormongiberelin (GA)veže se na svoj receptor GID1, tvoreći kompleks GA-GID1-DELLA. Nakon toga, represorski protein PELL veže se na ubikvitinske lance i razgrađuje ga 26S proteasom.
Zanimljivo je da su briofiti bili među prvim biljkama koje su kolonizirale kopno, prije otprilike 500 milijuna godina. Iako proizvode fitohormon giberelin (GA), nedostaje im GID1 receptor. To postavlja pitanje: kako su regulirani rast i razvoj ovih ranih kopnenih biljaka?
Istraživači su koristili CRISPR-Cas9 sustav kako bi izbacili odgovarajući VIH gen, čime su potvrdili ulogu VIH-a. Biljke kojima nedostaje funkcionalni VIH enzim pokazuju teške nedostatke rasta i razvoja te morfološke abnormalnosti, poput gustog talusa, oštećenog radijalnog rasta i nedostatka čaške. Ti su nedostaci ispravljeni modificiranjem biljnog genoma kako bi se proizvodio samo jedan kraj (N-terminal) VIH enzima. Koristeći napredne tehnike kromatografije, istraživački tim je otkrio da N-terminal sadrži kinaznu domenu koja katalizira proizvodnju InsP₈.
Istraživači su otkrili da je Aleksandra jedna od staničnih meta VIH kinaze. Nadalje, primijetili su da je fenotip biljaka s nedostatkom MpVIH sličan fenotipu biljaka Miscanthus multiforme s povećanom ekspresijom Aleksandrije.
„U ovoj fazi želimo utvrditi je li stabilnost ili aktivnost CYP2D-a poboljšana kod biljaka kojima nedostaje MpVIH“, rekla je Priyanshi Rana, doktorandica u Laheyjevoj istraživačkoj skupini i prva autorica rada. U skladu sa svojom hipotezom, istraživači su otkrili da je inhibicija CYP2D-a značajno obnovila nedostatke rasta i razvoja kod biljaka mutanata MpVIH-a. Ovi nalazi sugeriraju da VIH kinaza negativno regulira CYP2D-1, čime potiče rast i razvoj biljaka.
Istraživači su kombinirali genetske, biokemijske i biofizičke metode kako bi razjasnili mehanizam kojim inozitol pirofosfat regulira ekspresiju proteina PE u ovom briofitu. Točnije, InsP₈, koji proizvodi MpVIH, veže se na protein MpDELLA, potičući njegovu poliubikvitinaciju, što zauzvrat dovodi do razgradnje ovog represorskog proteina proteasomom.
Istraživanje proteina *DELA* datira još iz vremena Zelene revolucije, kada su znanstvenici nesvjesno iskoristili njegov potencijal za stvaranje visokorodnih polupatuljastih sorti. Iako njegov mehanizam djelovanja u to vrijeme nije bio poznat, moderne tehnologije omogućile su znanstvenicima da koriste uređivanje gena kako bi manipulirali funkcijom ovog proteina, čime se učinkovito povećavaju prinosi usjeva.
„S rastom stanovništva i smanjenjem obradivog zemljišta, povećanje prinosa usjeva postalo je ključno“, rekao je Raha. S obzirom na to da degradacija Detaljnog procesa regulirana InsP₈-om može biti široko rasprostranjena u embrionalnim biljkama, ovo otkriće moglo bi utrti put razvoju visokoprinosnih usjeva sljedeće generacije.
Vrijeme objave: 31. listopada 2025.