Растительный гормон ауксин запускает генетический переключатель
В развитии организмов часто возникает ситуация, когда временный сигнал запускает процессы, которые должны сохраняться — например, при определении судьбы клеток эмбриона. Гормон растений ауксин играет важную роль сигнальной молекулы во время развития эмбриона резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), модельного растения для генетических исследований.
Учёные из Института биологии развития Общества Макса Планка и Тюбингенского университета исследовали, как ауксин влияет на развитие. Они сфокусировались на упрощённой системе — протопластах резуховидки (живых клетках без клеточной стенки), где удобнее варьировать условия и измерять активность генов.
Ключевые компоненты системы:
- MONOPTEROS — фактор, активирующий гены.
- BODENLOS — ингибитор MONOPTEROS.
- Ауксин — способствует разрушению ингибитора BODENLOS.
Эксперименты показали, что MONOPTEROS усиливает производство как самого себя, так и своего ингибитора BODENLOS, образуя систему из двух связанных петель обратной связи.
Принцип работы "переключателя":
- При повышении концентрации ауксина усиливается разрушение ингибитора BODENLOS.
- В результате MONOPTEROS блокируется меньше.
- По достижении определённого порога концентрации ауксина система MONOPTEROS-BODENLOS переключается на более высокий уровень активности.
- После активации система не возвращается к исходному уровню, даже если большая часть ауксина будет транспортирована из клетки, пока концентрация ауксина не упадёт ниже критического значения.
Этот регуляторный механизм в эмбриональном развитии растений ранее не описывался и демонстрирует сходство с сигнальными путями, например, в эмбриональных стволовых клетках млекопитающих. Остаётся исследовать, происходит ли подобный тип регуляции в других процессах развития резуховидки.