Недавно обнаруженный белок включает клеточную защиту растений от чрезмерного освещения и других стрессовых факторов, вызванных изменением климата, согласно новому исследованию, опубликованному в eLife.
Растения играют решающую роль в поддержании жизни на Земле, используя энергию солнечного света для преобразования углекислого газа и воды в сахара и кислород - процесс, называемый фотосинтезом. Это обеспечивает необходимое питание для людей и животных и делает атмосферу более гостеприимной для живых существ. Понимание того, как растения реагируют на стрессовые факторы, может позволить ученым разработать способы защиты сельскохозяйственных культур от все более суровых климатических условий.
Крошечные отсеки в растительных клетках, называемые хлоропластами, содержат молекулярный механизм фотосинтеза. Этот механизм состоит из белков, которые необходимо собирать и поддерживать. Суровые условия, такие как чрезмерный свет, могут вызвать перегрузку этого механизма и повредить белки. Когда это происходит, срабатывает защитная реакция, называемая реакцией развернутого белка хлоропластов (cpUPR). «До сих пор было неизвестно, как клетки оценивают баланс здоровых и поврежденных белков в хлоропластах и запускают эту защитную реакцию», - говорит соавтор Сильвия Рамундо, научный сотрудник лаборатории Уолтера в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. (UCSF), США.
Чтобы узнать больше, команда Калифорнийского университета в Сан-Франциско генетически сконструировала водоросль под названием Chlamydomonas reinhardtii, чтобы производить флуоресцентные клетки в ответ на поврежденные белки хлоропластов. Затем они искали мутанты в клетках, которые больше не будут флуоресцировать, что означает, что они не могут активировать cpUPR.
Эти эксперименты привели команду к выявлению гена под названием Mutant Affected in Retrograde Signaling (MARS1), который необходим для включения cpUPR. «Важно то, что мы обнаружили, что мутантные клетки в MARS1 более чувствительны к чрезмерному свету, не могут включить cpUPR и в результате умирают», - объясняет ведущий автор Карина Перлаза, аспирант лаборатории Уолтера. Восстановление MARS1 или искусственное включение cpUPR защитило клетки водорослей от вредного воздействия избыточного света на белки хлоропластов.
«Наши результаты подчеркивают важную защитную роль cpUPR», - говорит соавтор Питер Уолтер, профессор биохимии и биофизики Калифорнийского университета в Сан-Франциско и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. «Результаты показывают, что этот ответ можно использовать в сельском хозяйстве для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к суровому климату или для увеличения производства белков в растениях, называемых антигенами, которые обычно используются в вакцинах."