Исследователи из отдела биохимии Индийского института наук (IISc) обнаружили долгожданный механизмдля регулирования роста примитивных наземных растений, таких как бриофиты (группа, в которую входят мхи и печеночники), которая сохранилась у более поздних цветковых растений.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Chemical Biology, было сосредоточено на неканонической регуляции белков DELLA — главного регулятора роста, подавляющего деление клеток у эмбриофитов (наземных растений).
Интересно, что у бриофитов, первых растений, появившихся на суше примерно 500 миллионов лет назад, рецептор GID1 отсутствует, несмотря на то, что они вырабатывают фитогормон ГА. Это поднимает вопрос о том, как регулировались рост и развитие этих ранних наземных растений.
Используя печеночник Marchantia polymorpha в качестве модельной системы, исследователи обнаружили, что эти примитивные растения используют специализированный фермент MpVIH, который производит клеточный мессенджер инозитолпирофосфат (InsP₈), чтобы расщепить DELLA без участиягибберелловая кислота.
Исследователи использовали систему CRISPR-Cas9 для нокаута гена, кодирующего фермент VIH, подтвердив его роль. Растения, лишенные функционального VIH, демонстрировали серьезные дефекты развития и морфологические аномалии, такие как компактные листья, нарушение радиального роста и отсутствие чашечек. Эти дефекты были устранены путем модификации генома растения с целью формирования только одного конца (N-конца) фермента VIH. Используя передовые методы хроматографии, группа обнаружила, что N-конец содержит киназный домен, катализирующий продукцию InsP₈.
Исследователи обнаружили, что DELLA является одной из клеточных мишеней киназы VIH. Более того, они наблюдали, что фенотипы растений с дефицитом MpVIH были схожи с фенотипами растений M. polymorpha с повышенной экспрессией DELLA.
«На этом этапе мы были рады понять, повышается ли стабильность или активность DELLA в растениях с дефицитом MpVIH», — сказала Приянши Рана, первый автор и аспирант исследовательской группы Лэхи. В соответствии с их гипотезой, исследователи обнаружили, что ингибирование DELLA может значительно восстановить дефектные фенотипы роста и развития растений-мутантов MpVIH. Эти результаты свидетельствуют о том, что VIH-киназа негативно регулирует DELLA, способствуя росту и развитию растений.
Исследования белков DELLA восходят к временам Зелёной революции, когда учёные, сами того не осознавая, использовали их потенциал для создания высокоурожайных полукарликовых сортов. Хотя в то время детали их работы были неясны, современные технологии позволяют учёным манипулировать функциями этих белков с помощью генной инженерии, эффективно повышая урожайность.
Время публикации: 23 октября 2025 г.