India Teaduste Instituudi (IISc) biokeemia osakonna teadlased on avastanud kaua otsitud mehhanismi, mida primitiivsed maismaataimed, näiteks sammaltaimed (sealhulgas samblad ja maksarohi), kasutavad ...reguleerida taimede kasvu– mehhanism, mis on säilinud ka hiljuti arenenud õistaimedes.
Ajakirjas Nature Chemical Biology avaldatud uuring keskendub DELLA valgu mitteklassikalisele regulatsioonile, mis on peamine kasvuregulaator, mis võib pärssida rakkude jagunemist embrüonaalsetes taimedes (maismaataimedes).
„DELLA toimib nagu kiirusepiiraja, aga kui see kiirusepiiraja on pidevalt olemas, ei saa taim liikuda,“ selgitab biokeemia dotsent ja uuringu kaasautor Debabrata Laha. Seetõttu on DELLA valkude lagundamine taimekasvu soodustamiseks kriitilise tähtsusega. Õistaimedes laguneb DELLA, kui fütohormoongiberelliin (GA)seondub oma retseptoriga GID1, moodustades GA-GID1-DELLA kompleksi. Seejärel seondub DELLA repressorvalk ubikvitiini ahelatega ja lagundatakse 26S proteasoomi poolt.
Huvitaval kombel olid sammaltaimed ühed esimestest taimedest, mis umbes 500 miljonit aastat tagasi maismaad koloniseerisid. Kuigi nad toodavad fütohormooni giberelliini (GA), puudub neil GID1 retseptor. See tõstatab küsimuse: kuidas oli nende varajaste maismaataimede kasv ja areng reguleeritud?
Teadlased kasutasid CRISPR-Cas9 süsteemi vastava VIH geeni väljalülitamiseks, kinnitades seeläbi VIH rolli. Taimedel, millel puudub funktsionaalne VIH ensüüm, esinevad tõsised kasvu- ja arengudefektid ning morfoloogilised kõrvalekalded, nagu tihe tallus, häiritud radiaalne kasv ja tupplehtede puudumine. Need defektid korrigeeriti taime genoomi modifitseerimisega, et toota ainult ühte VIH ensüümi otsa (N-otsa). Täiustatud kromatograafiatehnikaid kasutades avastas uurimisrühm, et N-ots sisaldab kinaasi domeeni, mis katalüüsib InsP₈ tootmist.
Teadlased avastasid, et DELLA on üks VIH kinaasi rakulistest sihtmärkidest. Lisaks täheldasid nad, et MpVIH-defitsiitsete taimede fenotüüp oli sarnane Miscanthus multiforme taimede omaga, millel oli suurenenud DELLA ekspressioon.
„Praeguses etapis soovime innukalt kindlaks teha, kas DELLA stabiilsus või aktiivsus on MpVIH-defitsiitsetes taimedes suurenenud,“ ütles Priyanshi Rana, Lahey uurimisrühma doktorant ja artikli esimene autor. Kooskõlas oma hüpoteesiga leidsid teadlased, et DELLA inhibeerimine taastas oluliselt MpVIH mutantsete taimede kasvu- ja arengudefektid. Need leiud viitavad sellele, et VIH kinaas reguleerib DELLA-d negatiivselt, soodustades seeläbi taimede kasvu ja arengut.
Teadlased ühendasid geneetilisi, biokeemilisi ja biofüüsikalisi meetodeid, et selgitada mehhanismi, mille abil inositoolpürofosfaat reguleerib DELLA valgu ekspressiooni selles sammal. Täpsemalt seondub MpVIH poolt toodetav InsP₈ MpDELLA valguga, soodustades selle polüubikvitinatsiooni, mis omakorda viib selle repressorvalgu lagundamiseni proteasoomi poolt.
DELLA valgu uuringud ulatuvad rohelise revolutsiooni aega, mil teadlased teadmatult kasutasid selle potentsiaali kõrge saagikusega poolkääbussortide loomiseks. Kuigi selle toimemehhanism oli tol ajal teadmata, on tänapäevased tehnoloogiad võimaldanud teadlastel geenitöötlust kasutada selle valgu funktsiooni manipuleerimiseks, suurendades seeläbi tõhusalt saagikust.
„Rahvastiku kasvu ja haritava maa vähenemise tõttu on saagikuse suurendamine muutunud kriitilise tähtsusega,“ ütles Raha. Arvestades, et InsP₈-reguleeritud DELLA lagunemine võib embrüonaalsetes taimedes laialt levinud olla, võib see avastus sillutada teed järgmise põlvkonna kõrge saagikusega põllukultuuride arendamisele.
Postituse aeg: 31. okt 2025