Исследователи из отдела биохимии Индийского института наук (IISc) обнаружили давно искомый механизм.для регулирования роста примитивных наземных растений, таких как мхи (группа, включающая мхи и печеночники), эта функция сохранилась у более поздних цветковых растений.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Chemical Biology, было посвящено неканонической регуляции белков DELLA, основного регулятора роста, подавляющего деление клеток у эмбриофитов (наземных растений).
Интересно, что у мхов, первых растений, появившихся на суше примерно 500 миллионов лет назад, отсутствует рецептор GID1, несмотря на выработку фитогормона 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), для расщепления DELLA без участиягиббереллиновая 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 таким образом, чтобы получить только один конец (N-конец) фермента VIH. Используя передовые методы хроматографии, команда обнаружила, что N-конец содержит киназный домен, который катализирует образование InsP₈.
Исследователи обнаружили, что DELLA является одной из клеточных мишеней киназы VIH. Кроме того, они заметили, что фенотипы растений с дефицитом MpVIH были схожи с фенотипами растений M. polymorpha с повышенной экспрессией DELLA.
«На этом этапе нас очень заинтересовало, повышается ли стабильность или активность DELLA в растениях с дефицитом MpVIH», — сказала Приянши Рана, первый автор и аспирантка исследовательской группы Лахея. В соответствии со своей гипотезой, исследователи обнаружили, что ингибирование DELLA может значительно восстановить дефектные фенотипы роста и развития мутантных растений MpVIH. Эти результаты свидетельствуют о том, что киназа VIH отрицательно регулирует DELLA, способствуя росту и развитию растений.
Исследования белков DELLA начались еще во времена «зеленой революции», когда ученые, сами того не подозревая, использовали их потенциал для создания высокоурожайных полукарликовых сортов. Хотя детали их работы в то время были неясны, современные технологии позволяют ученым манипулировать функциями этих белков с помощью генной инженерии, эффективно повышая урожайность сельскохозяйственных культур.
Дата публикации: 23 октября 2025 г.