Биологи из Института Солка (США, Калифорния) определили молекулярную функцию гена GUN1, ответственного за «сигналы тревоги» у растений. Оказалось, что он играет важную роль в образовании белков в поврежденных хлоропластах.
Биологи из Института Солка (США, Калифорния) определили
молекулярную функцию гена GUN1, ответственного за «сигналы
тревоги» у растений. Оказалось, что он играет важную роль в
образовании белков в поврежденных хлоропластах. Ученые могут
повлиять на работу гена GUN1 и тем самым повысить устойчивость и
урожайность растений, сообщается на сайте
Института. Результаты исследования появились в журнале
Proceedings of the National Academy of Sciences
(PNAS).
Как известно, такие клеточные структуры растений, как
хлоропласты, преобразуют энергию солнечного света в химическую
энергию (фотосинтез). Обычно ядро клетки передает информацию
хлоропластам для поддержания стабильного производства энергии.
Однако в стрессовой среде, наоборот, зеленые пластиды посылают
сигнал тревоги обратно в ядро клетки, используя ретроградную
передачу сигналов (создавая петлю обратной связи между
хлоропластом и ядром). Этот сигнал SOS вызывает ответ, который
помогает регулировать экспрессию генов в хлоропластах и ядре,
чтобы оптимизировать производство энергии.
Ранее лаборатория Джоаны Чори (Joanne Chory) – руководителя
нынешнего исследования – в Институте Солка определила группу
генов, включая GUN1, которые влияют на экспрессию других генов в
клетке, когда растение испытывает стресс. GUN1 накапливается в
стрессовых условиях, но точную молекулярную функцию этого гена до
сих пор было трудно расшифровать.
«Растения часто испытывают стрессовые ситуации из-за изменений
окружающей среды, поэтому должен существовать канал связи между
хлоропластом и ядром, который помогает растению понять, когда
нужно сохранять энергию при травме», – говорит Сяобо Чжао (Xiaobo
Zhao), один из авторов статьи. – GUN1 играет в этом большую
роль».
Чтобы понять, как GUN1 регулирует взаимодействие хлоропластов с
ядрами, ученые наблюдали растения с функциональным и
нефункциональным GUN1 при фармакологических обработках, которые
могли повредить хлоропласты. У растений без GUN1 изменилась
экспрессия генов, как и редактирование РНК в хлоропластах. В
результаты ученые выяснили, что GUN1 взаимодействует с белком
MORF2 (существенным компонентом комплекса редактирования РНК
растений), чтобы повлиять на эффективность редактирования РНК во
время «общения» между хлоропластом и ядром в поврежденных
хлоропластах.
Во время эксперимента биологи заметили, что большая активность
MORF2 приводит к изменениям редактирования, а также к дефектам в
хлоропластах и в развитии листьев даже при нормальных условиях
роста. В периоды стресса и травм перепроизводство MORF2 также
приводило к нарушению связи между хлоропластом и ядром.
В дальнейшем исследователи планируют изучить механизм того, как
изменения редактирования РНК в хлоропластах активируют сигналы,
которые могут передаваться ядру, и как эти модификации изменяют
способность растения реагировать на стресс.
[Фото: SALK INSTITUTE]
Источник: www.salk.edu
