Впервые идентифицирован загадочный экспортёр растительного гормона брассиностероида
Растения, как и люди, не могут расти и размножаться без регуляции гормонами. Брассиностероид (BR) — один из таких фитогормонов, иногда называемый шестым растительным гормоном.
В новом исследовании, опубликованном в Science, группа под руководством профессора Суна Линьфэна из Университета науки и технологий Китая (USTC) и профессора Эуджени Русиновой из VIB-UGent Center for Plant Systems Biology обнаружила первый экспортёр BR и представила его структуру как в свободном состоянии, так и в состоянии, связанном с брассиностероидом.
Брассиностероиды играют ключевую роль в развитии растений и адаптации к стрессам, а также широко используются в сельском хозяйстве. Ранее были изучены их синтез, метаболизм и передача сигналов, однако механизм, с помощью которого синтезированный внутри клетки BR экспортируется наружу для выполнения своей функции, оставался неизвестным.
Этим экспортёром оказался белок ABCB19, который ранее считался транспортёром другого ключевого фитогормона — ауксина. Фенотип мутанта ABCB19 не полностью соответствовал типичным транспортёрам ауксина, что навело учёных на мысль о наличии у него других субстратов.
Исследователи подтвердили свою гипотезу серией экспериментов:
- Анализ АТФазной активности Arabidopsis ABCB19 показал, что её стимулируют биологически активные брассиностероиды дозозависимым образом, но не ауксины или предшественники синтеза BR.
- Эксперименты in vitro и in vivo подтвердили способность ABCB19 транспортировать брассиностероиды.
- Криоэлектронная микроскопия позволила визуализировать процесс экспорта и определить уникальную архитектуру ABCB19, обеспечивающую связывание с брассиностероидом.
- Физиологический и генетический анализ растений подтвердил роль ABCB19 в передаче сигналов брассиностероида.
Все результаты указывают на то, что BR является субстратом ABCB19.
«Мы были озадачены, потому что наши результаты не согласовывались с общепринятым мнением, что ABCB19 — экспортёр ауксина. Но когда выяснилось, что брассиностероид тоже его субстрат, мы были в восторге», — заявил первый автор исследования Ин Вэй.
Профессор Сун пояснил, что предыдущие исследования были сосредоточены на клеточном уровне, что, возможно, стало причиной, по которой транспорт BR оставался незамеченным.
Открытие роли ABCB19 как экспортёра брассиностероида открывает новые направления для исследований семейства белков ABC. Будущие работы будут направлены на изучение механизмов регуляции активности и субстратной специфичности ABCB19, а также на поиск других экспортёров BR. Это поможет разработать более эффективные стратегии для повышения продуктивности и устойчивости растений за счёт модуляции уровня и распределения эндогенных брассиностероидов.