Исследователи из Университета штата Айова впервые нанесли на карту различные молекулярные компоненты, которые определяют, как растения, подвергающиеся стрессу окружающей среды, прерывают свой нормальный путь роста, подключаясь к важной функции рециркуляции энергии.
Исследование, опубликованное сегодня в рецензируемом научном журнале Developmental Cell, показывает, что аутофагия, система, с помощью которой растения и животные перерабатывают энергию и молекулярные компоненты, играет ключевую роль в замедлении роста растений во время стресса..
Яньхай Инь, профессор генетики, развития и клеточной биологии и научный сотрудник Института наук о растениях, говорит, что растения замедляют свой рост, когда они испытывают стресс, такой как засуха, длительное отсутствие солнечного света или любые другие обстоятельства с низким энергопотреблением.. Но выявление генетических взаимодействий, приводящих к замедлению роста, годами озадачивало ученых.
Инь и его коллеги сосредоточили свои исследования на гене, известном как BES1, который способствует росту растений в ответ на растительный гормон, называемый брассиностероидом. В своей последней статье исследователи демонстрируют, что стресс запускает ряд реакций, которые позволяют аутофагии подавлять рост растений.
В одной из этих реакций участвует белок, известный как DSK2, который действует как мост, связывающий BES1 и путь аутофагии, говорит Тревор Нолан, докторант лаборатории Инь и ведущий автор статьи.
Дайан Бэсшем, профессор генетики, развития и клеточной биологии, а также профессор физиологии растений Уолтера Э. и Хелен Парк Лумис, также внесла свой вклад в исследовательскую группу.
«В течение ряда лет мы изучали аутофагию как процесс переваривания большого количества клеточного содержимого во время экологического стресса», - сказал Бэсшем. «Эта недавняя работа показывает, что он также может действовать исключительно селективным путем переваривания одного регулятора роста, чтобы координировать рост с реакцией на стресс».
Джастин Уолли, доцент кафедры патологии растений и микробиологии, использовал аналитическую технику высокого разрешения, называемую масс-спектрометрией, для мониторинга модификации белка, которая показала, что нацеливание BES1 на аутофагию с помощью DSK2 модифицируется белком, называемым BIN2. еще один ключевой игрок в сигнальном пути брассиностероидов.
«Мы очень взволнованы открытием, что BIN2 модифицирует DSK2, и что эта модификация фактически отвечает за контроль баланса между ростом растений и реакцией растений на стресс», - сказал Уолли.
Нолан сказал, что открытие может помочь селекционерам создать сорта сельскохозяйственных культур, которые могут продолжать расти в стрессовых ситуациях. Но, поскольку аутофагия играет важную роль как у животных, так и у растений, исследование может иметь значение, выходящее за рамки науки о растениях.
«Понимание фундаментальной науки о том, как регулируются эти процессы, может иметь значение не только для растений, но и для здоровья человека», - сказал Инь.