Растения раскрывают секреты устойчивости к засухе

Исследователи из Висконсина идентифицировали в живых растениях набор белков, которые помогают им выдерживать водный стресс. Работа, опубликованная 23 августа в Proceedings of the National Academy of Sciences, определяет белковые мишени в клетках ключевого гормона, контролирующего реакцию растений на такие стрессы, как засуха, избыточная радиация и холод.

Исследование основано на многолетнем изучении гормона абсцизовой кислоты и может помочь в создании новых сортов сельскохозяйственных культур, способных процветать в более жарком и сухом климате. Это особенно важно в контексте глобального изменения климата и необходимости интенсификации сельского хозяйства на маргинальных землях.

«Если мы сможем понять, как это работает с культурами, и сделать их устойчивыми к засухе, выгоды будут огромными», — отмечает Майкл Зуссман, профессор биохимии и старший автор исследования.

Работая с модельным растением Arabidopsis, команда изучила влияние абсцизовой кислоты. Этот гормон, известный науке 50 лет, как полагали, влияет на определённые белки в клетках, помогая растению пережить обезвоживание. Однако идентичность этих немногочисленных белков среди как минимум 30 000 различных белков в растительной клетке оставалась загадкой.

Используя новую технологию со стабильными изотопами и масс-спектрометрию, команда проанализировала 5000 белков-кандидатов в клетках живых растений и обнаружила 50 белков, на которые влияет абсцизовая кислота. Многие из этих белков ранее не были известны как мишени этого гормона.

Неожиданное открытие: гормон регулирует некоторые белки совершенно новым способом — не активируя, а ингибируя удаление фосфатной группы с аминокислоты ферментами, называемыми протеинфосфатазами. Ранее считалось, что в подобных биологических процессах доминируют протеинкиназы.

Это открытие роли фосфатаз в гормонально регулируемой системе является новой идеей в биологии. Динамическое взаимодействие между гормоном и белками оказалось более сложным, чем предполагалось ранее.