Сигнальные пути к ядру

Исследователи из Фрайбургского университета выяснили, как растительный гормон ауксин транспортируется внутри клеток и как этот сигнальный путь помогает контролировать экспрессию генов в ядре. Ауксин регулирует множество процессов у растений — от эмбрионального развития до формирования органов и реакций на изменения окружающей среды. Результаты работы опубликованы в журнале Cell Reports.

Согласно современным научным моделям, ауксин выполняет свою функцию, взаимодействуя с другими белками. При повышении уровня ауксина в ядре рецепторы связываются с репрессорами в присутствии ауксина, инициируют деградацию репрессоров и позволяют транскрипционным факторам, чувствительным к ауксину, запускать экспрессию генов. Поскольку считается, что содержание ауксина в ядре критически важно для этого процесса, учёные сосредоточились на том, как ауксин попадает в ядро и как этот процесс регулируется.

Для этого исследователи из Фрайбурга совместно с коллегами из Мюнхена и Окаямы (Япония) протестировали новые флуоресцентные молекулы, имитирующие ауксин, на отдельных клетках. Эти молекулы позволили визуализировать накопление ауксина в клетке, не запуская при этом связанные с ним процессы. Учёные смогли показать, что молекулы-имитаторы ауксина накапливались в основном в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР) — системе плоских трубочек, которая является продолжением ядерной мембраны и напрямую соединена с ядром.

Далее команда изучила, как ЭПР, ядро и другие части клетки взаимодействуют для поглощения ауксина ядром. Поскольку на данный момент не существует адекватных методов прямого измерения транспорта ауксина между компартментами клетки, исследователи разработали комбинированный экспериментально-теоретический подход. Он позволяет с помощью комбинации микроскопии, количественного анализа данных и математического моделирования наблюдать, как отдельные растительные клетки реагируют на разные уровни ауксина.

На основе результатов исследования был сделан вывод, что поток ауксина из ЭПР в ядро представляет собой важный внутриклеточный сигнальный путь для регуляции уровня ауксина в ядре и, следовательно, для поддержки процессов, запускаемых этим гормоном.