Растения организуют ответ на повреждение ДНК, чтобы сохранить рост

Исследователи из Японии обнаружили, что растения балансируют между поддержанием целостности генома и ростом органов, организуя различные ответы на повреждение ДНК.

В исследовании, опубликованном в Science Advances, группа учёных под руководством Института науки и технологий Нары показала, что растения используют комбинированный контроль гормонов цитокинина и ауксина для организации ответов на повреждение ДНК при сохранении роста.

Корни играют ключевую роль в постоянном росте растений. Их развитие чувствительно к условиям под землёй, включая стрессы, которые могут ограничивать рост и повреждать ДНК.

«Растения активно реагируют на повреждение ДНК, и эти реакции контролируются механизмом контрольной точки клеточного цикла, — говорит руководитель проекта Масааки Умеда. — Цикл останавливается на определённой стадии для репарации ДНК или, в крайних случаях, инициируется гибель клетки. Мы хотели понять, как организованы эти ответы, чтобы обеспечить непрерывный рост корня».

В отличие от животных клеток, растительные клетки неподвижны, поэтому растения не могут заменить погибшие клетки соседними живыми. Чтобы одновременно поддерживать стабильность генома и развитие органов, растения инициируют различные ответы на повреждение ДНК, зависящие от типа клеток в тканях.

«Мы обнаружили, что комбинированный контроль двух гормонов, цитокинина и ауксина, организует различные ответы на повреждение ДНК, сводя к минимуму гибель клеток, — объясняет первый автор Наоки Такахаши. — Это изощрённый способ сохранить стволовые клетки, поддерживая стабильность их генома у повреждённых растений».

• Снижение уровня ауксина вызывает гибель стволовых клеток и останавливает клеточный цикл в фазе G₂.
• Повышение сигналов цитокинина поддерживает раннюю эндоредупликацию — вариант клеточного цикла, при котором геном дублируется без деления клетки.

Исследование раскрывает ранее неизвестные механизмы поддержания стабильности генома в контексте развития, которые позволяют непрерывный рост органов в изменчивых условиях. Эти результаты найдут широкое применение в исследованиях агротехнологий, особенно для роста и развития растений в экстремальных условиях.