Ацетилирование регулирует фототропизм растений через взаимодействие с фосфорилированием

Фототропизм растений — направленный рост в ответ на свет — является ключевым адаптивным механизмом. Центральную роль в этом процессе играет фототропин 1 (phot1) — основной синий свет-рецептор. Хотя его сигнальные пути хорошо изучены, регуляторы его киназной активности оставались неизвестными.

Исследователи под руководством профессора Лю Сюньчэна из Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук обнаружили, что ацетилирование phot1 критически важно для его функции. Исследование, опубликованное в Plant Communications, показывает, что ацетилирование по нескольким остаткам лизина, особенно по консервативному сайту K636, модулирует автофосфорилирование и киназную активность белка, напрямую влияя на фототропизм.

Скрининг генетических фенотипов выявил ключевую роль деацетилазы гистонов HDA9: она регулирует фототропизм, изменяя уровень ацетилирования phot1, что, в свою очередь, влияет на его фосфорилирование и киназную активность. Этот механизм «перекрестной регуляции ацетилирования и фосфорилирования» оказался высококонсервативным у томата, табака и арахиса.

Учёные предложили молекулярную модель: при восприятии света phot1 быстро фосфорилируется, активируя сигнальный путь, но снижая сродство к HDA9. Это позволяет накапливаться ацетилированной форме phot1, создавая петлю отрицательной обратной связи. Эта петля подавляет избыточное фосфорилирование phot1, предотвращая чрезмерное усиление светового сигнала.

Таким образом, циклический модуль «ацетилирование–деацетилирование» действует как точный молекулярный тормоз, тонко настраивая интенсивность сигнала для оптимального роста. Открытие закладывает новую теоретическую основу для селекции культур с улучшенной адаптацией к свету и эффективным использованием энергии.