Идентифицирован ключевой белок для транспорта питательных веществ в клетках растений

Ботаники хорошо изучили каналы и транспортеры для поглощения и перемещения питательных веществ, но оставался вопрос: как эти белки попадают в нужное место в клетке?

Например, растениям необходим бор, который попадает в клетки через каналы борной кислоты. Однако как сами белки, формирующие этот канал, доставляются к плазматической мембране?

Исследовательская группа под руководством профессора Дзюмпэя Такано из Высшей школы сельского хозяйства Осакского столичного университета идентифицировала мутантную линию Arabidopsis thaliana, в которой каналы борной кислоты не доставляются должным образом к плазматической мембране. Результаты опубликованы в Journal of Experimental Botany.

Причиной оказался дефицит белка KAONASHI3 (KNS3). Название kaonashi (яп. "без лица") было дано в 2008 году исследовательской группой доцента Университета Нагои Сумиэ Исигуро, которая также является соавтором текущего исследования.

Детальное изучение процесса транспорта каналов борной кислоты показало, что KNS3 и родственные белки KNSTH1 и KNSTH2, вероятно, формируют белковый комплекс. Эти комплексы помогают перемещать каналы борной кислоты из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи, а затем к плазматической мембране.

Кроме того, пыльца Arabidopsis thaliana обычно имеет поверхность с узором, похожим на кожуру дыни, но этот узор исчезает — становится "безликим" — у мутантных штаммов, лишённых функции гена KNS3, который участвует в формировании экзины пыльцы. Эта особенность может быть связана с нарушением транспорта какого-то другого белка, отличного от канала борной кислоты.

"Основываясь на механизме внутриклеточного транспорта мембранных белков, раскрытом в этом исследовании, растения могут регулировать поглощение питательных веществ и структуру пыльцы, контролируя внутриклеточный транспорт специфических белков через комплекс KNS3-KNSTH1-KNSTH2", — заявил профессор Такано. — "Наши результаты могут помочь найти способы снизить потребность в удобрениях при одновременном повышении урожайности сельскохозяйственных культур".