Новая работа Шоулинга Сюя и Чжиюн Вана из Карнеги показывает, что процесс синтеза многих важных мастер-белков в растениях включает обширную модификацию или «маркировку» сахарами после того, как белок собран. Их работа раскрывает как сходство, так и различие между растениями и животными в использовании ими этой модификации белка. Он опубликован Proceedings of the National Academy of Sciences.
Схема создания всех белков закодирована в ДНК. Генетический код сообщает клеточному аппарату, производящему белок, правильный порядок, в котором аминокислоты, являющиеся строительными блоками каждого белка, соединяются вместе. Часто после того, как их код ДНК транслируется в аминокислотную цепочку, вновь синтезированные белки дополнительно модифицируются с помощью различных химических фрагментов.
Распространенная форма посттрансляционной модификации в клетках животных носит дурацкое название O-GlcNAcylation (произносится как oh-gluck-nakel-ation). Это процесс, посредством которого определенные аминокислоты в белках присоединяются к молекуле сахара, и эта модификация влияет на широкий спектр клеточных функций. У животных изменения этого процесса связаны с нейродегенерацией, диабетом, сердечно-сосудистыми заболеваниями и раком. Эмбрионы, лишенные фермента, осуществляющего эту модификацию, не могут выжить.
Уже было известно, что O-GlcNAcylation происходит и в растительных клетках. У растений, у которых этот процесс затруднен, среди прочего обнаруживаются дефекты реакции на свет, развития цветков, роста корней и структуры листьев. Однако многое из того, какие настоящие растительные белки претерпевают эту модификацию, до сих пор оставалось загадкой.
Сюй и Ван сотрудничали с учеными Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Китая в идентификации растительных белков, которые подвергаются этой пост-производственной модификации с добавлением сахара. Некоторые из этих затронутых белков обладают регуляторными функциями, которые выполняют одинаковые или сходные функции у растений и животных. Многие также выполняют задачи развития и физиологические задачи, которые являются уникальными для растений, такие как развитие цветка и реакция на определенные растительные гормоны.
«Мы идентифицировали 262 белка, которые модифицируются в результате этого процесса», - пояснил Сюй. «Кроме того, наше исследование обеспечивает основу для сети модификаций O-GlcNAcylation в растениях, что поможет нам понять, как функции этих различных белков и, следовательно, процессы роста, которые они контролируют, регулируются в зависимости от наличия сахара в клетках.."
«Это большой прорыв в науке о растениях», - сказала директор отдела биологии растений Карнеги Сью Ри. «Шоулин, Чжиюн и их коллеги открыли совершенно новую область исследований, которая продвинет наше понимание клеточной биологии растений».