В новых результатах, опубликованных в журнале The Plant Cell, молекулярный биолог Элизабет Вирлинг из Массачусетского университета в Амхерсте и ее коллеги из Индии и Китая сообщают об обнаружении важного механизма, необходимого растениям для восстановления после теплового стресса.
Она отмечает, что ущерб, наносимый сельскохозяйственным культурам высокими температурами, увеличивается с изменением климата, и раскрытие механизмов термоустойчивости важно не только как базовое знание, но и для возможных будущих попыток повысить способность растений выдерживать высокие температуры.
Она говорит: «Одним из наших самых интересных открытий является тот факт, что стрессовые растения не только должны производить новые белки, чтобы пережить стресс, они должны производить их сразу же. Мы обнаружили, что задержка даже на шесть часов трансляция нового белка будет препятствовать оптимальному росту и размножению. Растения могут не погибнуть сразу, но они серьезно пострадают без быстрого синтеза этих новых белков». Она добавляет, что такая драматическая временная чувствительность трансляции белка не была известна раньше.
«Растения не могут двигаться, чтобы избежать неблагоприятных условий роста, таких как недостаток воды или экстремальные температуры», - объясняет Вирлинг. «Когда вы сталкиваетесь со стрессовыми условиями окружающей среды, вы можете не заметить никаких изменений, но чтобы выжить, растения активно реагируют, часто синтезируя новые белки в процессе, называемом трансляцией».
Она добавляет: «Белки являются основными рабочими лошадками во всех клетках. Они помогают улавливать свет для фотосинтеза или действуют как ферменты для производства сахаров во фруктах или компонентах древесины. В неблагоприятных условиях могут быть созданы совершенно новые наборы белков, обеспечивающие растениям способность противостоять стрессу».
Вирлинг, почетный профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии, объясняет, что она и ее коллеги из Китайского сельскохозяйственного университета в Пекине и Национального исследовательского центра биотехнологии растений в Дели, Индия, использовали биохимические и следующие Методы секвенирования нового поколения для изучения изменений в трансляции белков и экспрессии генов у растений арабидопсиса дикого типа и у мутантов, утративших способность выживать при высоких температурах.
Они обнаружили, что мутировавший ген определяет «фактор трансляции», то есть белок, необходимый всем организмам, включая человека, для синтеза других белков. «Таким образом, мы узнали больше об общем, универсальном процессе трансляции белка. Наше исследование является первым исследованием такого типа, изучающим этот аспект синтеза белка. Было важно обнаружить, что этот фактор трансляции необходим для восстановления растений после стресса, и что он может играть ранее непризнанную роль в трансляции специфических белков."
Белок, кодируемый мутировавшим геном, фактор инициации трансляции под названием eIF5B, уже был известен, говорит биохимик, но она и ее коллеги открыли для него потенциально новую роль.
Они пишут: «Исследуя чувствительную к температуре аллель eIF5B1 (hot3-1) у арабидопсиса, мы продемонстрировали, что восстановление трансляции сразу после теплового стресса имеет решающее значение для восстановления после стресса. Кроме того, трансляционное профилирование более тяжелый аллель (hot3-2) при оптимальных температурах роста демонстрирует, что eIF5B1 необходим для нормального роста и развития растений, а также предполагает, что eIF5B может по-разному влиять на трансляцию специфических мРНК».