Японские молекулярные биологи обнаружили ранее неизвестный механизм, который помогает растениям определять даже незначительное количество молекул перекиси водорода, играющих роль сигналов стресса среди представителей флоры.
Понимание этого механизма поможет сделать культурные растения более устойчивыми к воздействию вредителей, жарким периодам и другим источникам стресса, отметила пресс-служба Университета Нагойи.
«Ученые нашли первый случай, когда растения применяют мембранные сенсоры на основе ионов металлов для распознавания оксидантов в окружающей среде. Это коренным образом изменяет наши взгляды на то, как флора “чувствует” такие молекулы и открывает новые возможности для управления стрессовой реакцией растений, что позволит повысить их устойчивость к различным угрозам», — сказано в заявлении.
К такому выводу пришла команда молекулярных биологов под руководством доцента Университета Нагойи Анупхона Лаохависита, исследуя механизмы действия рецептора CARD1, который растения используют для идентификации хинонов, важных органических молекул, и множества оксидантов. Ранее не было ясно, как именно этот рецептор различает такие разные молекулы, что побудило японских учёных изучить его структуру.
Для этого они вырастили специальные кристаллы из молекул CARD1 и просветили их с помощью криоэлектронных микроскопов, что дало возможность биологам определить точную трёхмерную структуру ключевой части этого белка. Дальнейший анализ этой компьютерной модели неожиданно продемонстрировал, что данный пептид использует для распознавания как оксидантов, так и молекул хинонов ранее неизвестный механизм, который задействует ионы меди.
«Наши эксперименты показывают, что повреждение той части белка, в которую встроен ион меди, приводит к утрате растениями способности реагировать на молекулы перекиси водорода и связанные с ними стрессовые сигналы. В свою очередь, мутации в другой части CARD1, которая ранее считалась ключевой для функционирования этого пептида, почти не влияют на распознавание сигналов, что свидетельствует о их поддерживающей, а не центральной роли в этом процессе», — уточнил Лаохависит.
Понимание этого, как подчеркивают исследователи, позволит биологам и селекционерам разработать стратегии, которые дадут возможность гибко управлять реакцией растений на стресс, связанный с неблагоприятными погодными условиями и патогенами. Это поможет увеличить продуктивность культур и одновременно повысить их устойчивость к атакам вредителей и болезням, резюмировали Лаохависит и его коллеги.
Фото: hi-tech.mail.ru