Наука

Біологи вивчили білок, який робить рослини карликами

Використовуючи класичний об’єкт для експериментів – різушку Таля, – вчені змогли придушити ріст рослини і надати їй карликові розміри. Виявилося, для цього слід «вимкнути» особливий ген DWEORG1, який бере участь в регуляції синтезу білка.

Гусимка звичайна, Arabidopsis thaliana / © Dr Olivier Keech, Smith Lab

Ріст і розвиток рослин часто досліджують за допомогою модельного організму — різушки Таля (гусимка звичайна), або арабідопсису Arabidopsis thaliana. Це невелика рослина з сімейства хрестоцвітних, що має компактний і добре вивчений геном. Дійсно, послідовність ДНК арабідопсиса отримали більше 20 років тому, поміж перших. Завдяки чому відстежувати ефект мутацій в різних генах зі змінами будови і фізіології на прикладі цієї рослини особливо зручно.

Хоча біологи давно і старанно вивчають регуляцію рослинних організмів (великий внесок у це вніс ще Чарльз Дарвін), вони як і раніше примудряються знаходити нові її механізми – і ось тільки що відкрили абсолютно новий.

У цьому шляху регуляції беруть участь білки з великого сімейства PPR. Раніше вченим було відомо про їх участь в дозріванні РНК всередині мітохондрії. Однак тепер їх пов’язують із зовсім іншою функцією – управлінням ростом рослинного організму і визначенням його розміру.

У новій статті в журналі Scientific Reports за авторством вчених з Франції та Німеччини описаний один з білків PPR. Він являє собою компонент рибосом мітохондрій і бере участь в синтезі нових білків. Авторам поки не відомий механізм цього явища, але PPR безумовно якось впливає на розмір рослини. Тому, якщо відповідний ген DWEORG1 (частина ДНК, яка кодує амінокислотну послідовність білка) «вимкнути» за допомогою генного нокауту, зростання арабідопсиса сповільнюється і рослина стає карликом. Причому її будова і інші властивості залишаються в нормі.

Як відомо, геномна ДНК міститься не тільки в ядрі. Власні невеликі геноми мають і деякі органели: мітохондрії і, у випадку рослин, хлоропласти. Послідовності PPR закодовані в ядерній ДНК, яка переходить у форму матричної РНК і переноситься до рибосомам, де на її основі синтезуються білки. І лише потім, завдяки особливому шляху спрямованого транспорту, PPR потрапляють в мітохондрії, де і виконують свої функції.

Серед білків цього сімейства недавно виділили групу, яка працює всередині рибосом мітохондрій, — білки rPPR. Річ у тім, що, крім рибосом в цитоплазмі (основної частини клітини), такі органели — «фабрики з виробництва білків» є і всередині мітохондрій. Це пов’язано з бактеріальним минулим органел: на зорі еволюції мітохондрії виникли при впровадженні одних клітин в інші.

“Ми знайшли підтвердження прямої участі гена DWEORG1 в мітохондріальній трансляції (синтез білка на матриці РНК. — прима. ред.) – пояснює доктор Стефані Грютнер (Stefanie Gruttner). – Рослини, у яких під час експерименту був нокаутований DWEORG1, мали знижену ефективність трансляції, що також випливає з різкого падіння кількості білка».

Водночас, DWEORG1, здається, не відіграє вирішального значення для функціонування організму як цілого. Саме тому його нокаутування не змінило інші властивості рослин, що стали карликовими, і не вбило їх.

Автори вважають, що еволюційна роль даного білка полягає в підтримці стабільності тих генів, які важливі для роботи мітохондрій. Вони сподіваються, що їх відкриття може бути використано аграріями для модифікації сільськогосподарських культур в умовах змін клімату.


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


comments powered by HyperComments
Back to top button
comments powered by HyperComments