Древняя генная сеть помогает растениям адаптироваться к окружающей среде
Учёные из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) раскрыли функцию высококонсервативной генной сети, которая сохранилась у растений за 450 миллионов лет эволюции. Исследование опубликовано в Developmental Cell.
Ключевой инструмент эволюции
Сеть состоит из небольшой некодирующей РНК (tasiARF) и регулируемых ею белков — факторов ответа на ауксин (ARF). tasiARF регулирует активность генов через механизм РНК-интерференции (RNAi). Эта система обнаружена как у цветковых растений, где она участвует в развитии половых органов, корней и листьев, так и у мхов, у которых этих анатомических структур нет.
Функция в мхах
Чтобы понять эволюционную ценность сети tasiARF/ARF, учёные изучили её роль у мха Physcomitrella patens в ответе на фитогормон ауксин. Исследование выявило два преимущества:
- Повышенная чувствительность: tasiARF делает мох более чувствительным к ауксину.
- Стабильность ответа: tasiARF обеспечивает более стабильную и равномерную экспрессию генов, активируемых ауксином.
Стратегия "хеджирования рисков"
На уровне всего организма распределение tasiARF оказалось неоднородным: в системе нитей мха одни клетки имеют высокий уровень tasiARF и более отзывчивы к ауксину, а другие — низкий и менее отзывчивы. Это создаёт стратегию "хеджирования": под действием ауксина дифференцируются (специализируются) только часть стволовых клеток на кончиках нитей. Остальные стволовые клетки остаются в резерве, чтобы гибко реагировать на изменения среды.
Эволюционная значимость
Именно способность tasiARF обеспечивать чувствительный, стабильный и пространственно регулируемый ответ на ауксин сделала эту генную сеть незаменимым инструментом, сохранившимся в ходе эволюции растений. Подобные сети, регулируемые малыми РНК, могут лежать в основе аналогичных стратегий "хеджирования" и у других растений и животных.