Каждый день вы становитесь старше на день. Как и растения. Пока тикают биологические дневные часы, время идет и для часов старения. Ученые из Центра исследований старения растений Института фундаментальных наук (IBS) выяснили, как эти два часа взаимодействуют друг с другом на генетическом уровне. Циркадные часы растений - 24-часовой циклический ритм - играют решающую роль в регуляции старения, в частности, в определении времени пожелтения листьев. Поскольку стареющие растения перерабатывают питательные вещества для новых листьев и семян, раскрытие этих механизмов хронометража важно для понимания продуктивности растений.
На большинство организмов влияет суточный и годовой цикл света и температуры. Циркадные часы функционируют как «вдохновитель», чтобы согласовать многие аспекты развития и физиологии с определенным временем года или дня.
У растений основными механизмами дневных часов являются девять генов, пик биологической активности которых приходится либо на утро (утренний комплекс), либо на ранний вечер (вечерний комплекс). Они работают как сеть и регулируют рост и цветение растений. В этом исследовании, опубликованном в PNAS, исследователи IBS использовали растения с дефицитом одного из этих девяти основных компонентов циркадных часов, чтобы изучить влияние на часы старения.
У животных два биологических часа взаимосвязаны; было обнаружено, что мутации в генах часов ускоряют старение, а старение изменяет циркадную ритмичность. Однако связь между старением и суточными часами у растений до сих пор не выяснена. Исследователи IBS использовали модель растения Arabidopsis thaliana и определили, что некоторые гены ежедневных часов прямо или косвенно связаны со старением.
Чтобы определить компоненты часов, непосредственно участвующие в старении, команда исследовала время пожелтения листьев с течением времени и в темноте, поскольку темнота ускоряет старение арабидопсиса. У растений, лишенных трех компонентов (elf3, elf4 и lux) вечернего комплекса, листья желтели раньше, тогда как растения без утреннего компонента PRR9 (ПСЕВДОРЕГУЛЯТОРЫ РЕАКЦИИ 9) дольше оставались зелеными, демонстрируя замедленное старение как в зависимости от возраста, так и в условиях темноты. -индуцированные состояния. Затем исследователи обнаружили, что PRR9 играет важную роль в экспрессии ключевого гена старения растений, известного как ORE1. Таким образом, двое часов взаимодействуют друг с другом.
"Время управляет старением, но вопрос в том, как растения распознают ход времени в течение всей своей жизни? Мы обнаружили, что ежедневные колебательные часы растений взаимодействуют с линейными часами старения в течение их жизни". объясняет НАМ Хонг Гиль, директор по исследованиям Центра и соавтор.
В будущем команда хотела бы расширить сеть и понять, как циркадные часы и старение взаимодействуют с внешней средой. Наконец, команда хотела бы использовать часы старения для регуляции возрастных процессов развития.