Výzkumníci z katedry biochemie Indického institutu věd (IISc) objevili dlouho hledaný mechanismus, který používají primitivní suchozemské rostliny, jako jsou mechorosty (včetně mechů a játrovek), k...regulovat růst rostlin– mechanismus, který byl zachován i u nověji vyvinutých kvetoucích rostlin.
Studie publikovaná v časopise Nature Chemical Biology se zaměřuje na neklasickou regulaci proteinu DNA, což je hlavní regulátor růstu, který může inhibovat buněčné dělení v embryonálních rostlinách (suchozemských rostlinách).
„DELLA funguje jako zpomalovací práh, ale pokud je tento zpomalovací práh neustále přítomen, rostlina se nemůže pohybovat,“ vysvětluje Debabrata Laha, docentka biochemie a spoluautorka studie. Degradace proteinů DNA je proto zásadní pro podporu růstu rostlin. U kvetoucích rostlin se DNA degraduje, když fytohormon...giberelin (GA)se váže na svůj receptor GID1 a tvoří komplex GA-GID1-DELLA. Následně se represorový protein PE váže na ubikvitinové řetězce a je degradován 26S proteazomem.
Je zajímavé, že mechorosty patřily k prvním rostlinám, které kolonizovaly souš, přibližně před 500 miliony let. Přestože produkují fytohormon giberelin (GA), chybí jim receptor GID1. To vyvolává otázku: jak byl regulován růst a vývoj těchto raných suchozemských rostlin?
Vědci použili systém CRISPR-Cas9 k vyřazení odpovídajícího genu VIH, čímž potvrdili roli VIH. Rostliny, kterým chybí funkční enzym VIH, vykazují závažné růstové a vývojové vady a morfologické abnormality, jako je hustý tallus, narušený radiální růst a chybějící kalich. Tyto vady byly opraveny modifikací rostlinného genomu tak, aby produkoval pouze jeden konec (N-konec) enzymu VIH. Pomocí pokročilých chromatografických technik výzkumný tým zjistil, že N-konec obsahuje kinázovou doménu, která katalyzuje produkci InsP₈.
Vědci zjistili, žeAlternativa (PE) je jedním z buněčných cílů kinázy VIH. Dále pozorovali, že fenotyp rostlin s deficitem MpVIH byl podobný fenotypu rostlin Miscanthus multiforme se zvýšenou expresíAlternativy PE.
„V této fázi se snažíme zjistit, zda je u rostlin s deficitem MpVIH zvýšena stabilita nebo aktivita DNA,“ uvedla Priyanshi Rana, doktorandka ve výzkumné skupině Lahey a první autorka článku. V souladu se svou hypotézou vědci zjistili, že inhibice DNA významně obnovila růstové a vývojové defekty u mutantních rostlin MpVIH. Tato zjištění naznačují, že kináza VIH negativně reguluje DNA, a tím podporuje růst a vývoj rostlin.
Výzkumníci kombinovali genetické, biochemické a biofyzikální metody, aby objasnili mechanismus, kterým inositolpyrofosfát reguluje expresi proteinu DNA u tohoto mechorostu. Konkrétně se InsP₈, produkovaný proteinem MpVIH, váže na protein MpDELLA, čímž podporuje jeho polyubikvitinaci, což následně vede k degradaci tohoto represorového proteinu proteazomem.
Výzkum proteinu *DALA* sahá až do období zelené revoluce, kdy vědci nevědomky využili jeho potenciál k vytvoření vysoce výnosných polozakrslých odrůd. Ačkoli mechanismus jeho účinku byl v té době neznámý, moderní technologie umožnily vědcům pomocí genové editace manipulovat s funkcí tohoto proteinu, a tím efektivně zvyšovat výnosy plodin.
„S růstem populace a zmenšováním orné půdy se zvyšování výnosů plodin stalo kritickým,“ řekl Raha. Vzhledem k tomu, že degradace enzymem *InsP₈* regulovaná enzymem *Della* může být u embryonálních rostlin rozšířená, mohl by tento objev připravit cestu pro vývoj vysoce výnosných plodin nové generace.
Čas zveřejnění: 31. října 2025