Ученые раскрыли молекулярные механизмы связи стресса и роста растений

Исследователи из Университета штата Айова впервые определили молекулярные компоненты, которые управляют тем, как растения в условиях стресса прерывают нормальные пути роста, задействуя важную функцию рециклинга энергии.

Исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Developmental Cell, показывает, что аутофагия — система рециклинга энергии и молекулярных компонентов у растений и животных — играет ключевую роль в замедлении роста растений в условиях стресса.

Профессор генетики, развития и клеточной биологии Янхай Инь отметил, что растения замедляют рост при стрессе, таком как засуха, длительное отсутствие солнечного света или другие низкоэнергетические обстоятельства. Однако расшифровка генетических взаимодействий, приводящих к замедлению роста, долгое время оставалась загадкой.

Инь и его коллеги сосредоточились на гене BES1, который способствует росту растений в ответ на гормон брассиностероид. В новой работе они показали, что стресс запускает серию реакций, позволяющих аутофагии ингибировать рост растений.

Одна из этих реакций включает белок DSK2, который действует как мост, связывающий BES1 и путь аутофагии, пояснил аспирант Тревор Нолан, ведущий автор статьи.

Доцент Джастин Уолли использовал масс-спектрометрию высокого разрешения для мониторинга модификации белков. Анализ показал, что нацеливание BES1 на аутофагию через DSK2 модифицируется белком BIN2 — еще одним ключевым игроком в сигнальном пути брассиностероидов.

Профессор Дайан Бассем, также участвовавшая в исследовании, отметила: «Эта работа показывает, что аутофагия может действовать в эксклюзивно селективном пути для расщепления единственного регулятора роста, чтобы скоординировать рост с ответами на стресс».

Открытие может помочь селекционерам создать сорта сельскохозяйственных культур, способные продолжать рост в стрессовых условиях. Поскольку аутофагия важна и для животных, исследование может иметь значение и за пределами науки о растениях.