Новый белок помогает цветам правильно развиваться
Цветы полагаются на недавно идентифицированный белок для правильного развития всех своих органов. Команда биологов из Penn State обнаружила этот белок у модельного растения Arabidopsis и предполагает, что его механизм действия, вероятно, универсален для разных видов растений.
Белок GRP20 обеспечивает правильную обработку РНК — молекул, которые переносят информацию, хранящуюся в ДНК, для производства белков. Он предотвращает случайную потерю даже самых маленьких компонентов РНК-кода (микроэкзонов) до того, как они будут использованы для создания соответствующих белков. Некоторые из этих белков, в свою очередь, необходимы для нормального формирования всех цветочных органов, включая лепестки и тычинки.
Исследователи показали, что GRP20 участвует в сплайсинге РНК для тысяч генов и, вероятно, помогает растению реагировать на окружающую среду. Работа опубликована в журнале Nature Plants.
Роль в сплайсинге
Сплайсинг — это процесс обработки РНК, при котором некодирующие участки вырезаются, а кодирующие части (экзоны) соединяются. Средняя длина экзона у растений составляет 180 нуклеотидов. Однако микроэкзоны длиной 50 или менее нуклеотидов часто лишены специфических последовательностей, которые распознаются сплайсосомой — молекулярной машиной для сплайсинга.
GRP20 связывается с РНК и взаимодействует со сплайсосомой, обеспечивая включение микроэкзонов в зрелые РНК. При экспериментальном нарушении гена, кодирующего этот белок, у растения неправильно сплайсировалось более 2000 генов, а микроэкзоны отсутствовали в генах, важных для формирования цветочных органов.
Ключевые эксперименты
Ученые определили, какие части белка GRP20 отвечают за связывание с РНК и взаимодействие со сплайсосомой. Созданные версии белка, лишенные любой из этих функций, не могли восстановить нормальное развитие цветка.
Развитие цветка удалось "спасти", вводя:
- Белки, содержащие все участки, кодируемые микроэкзонами.
- Версию гена GRP20 от другого вида растений (близкого родственника капусты и рапса).
Значение открытия
Поскольку белок GRP20 и многие гены, сплайсинг которых он регулирует, консервативны у разных видов растений, его роль, вероятно, также универсальна. Это открытие позволяет исследовать функцию GRP20 в регуляции других молекулярных, развивающих и физиологических процессов у растений.