Как белок, связывающий кальций и гормон, регулирует рост растений

Рост растений сильно зависит от условий окружающей среды, таких как свет, влажность, засуха и засоление. Однако механизмы интеграции этих сигналов с генетически запрограммированными процессами развития оставались неясными.

Исследование Тель-Авивского университета выявило уникальный механизм регуляции роста, в котором участвуют кальций, растительный гормон ауксин и кальций-связывающий белок. Учёные обнаружили, что белок, связывающий кальций, регулирует как ответы на ауксин, так и уровни кальция, создавая интерфейс, определяющий характер роста.

Исследование под руководством профессора Шауля Яловски (факультет наук о жизни им. Джорджа С. Уайза) опубликовано в PLOS Biology 11 июля. Работа выполнена аспирантами Орой Хазак и Эладом Мамоном в сотрудничестве с профессорами Джоэлом Хиршем (ТАУ), Йоргом Кудлой (Университет Мюнстера) и Марком Эстеллом (Калифорнийский университет в Сан-Диего).

Механизм взаимодействия

• Уровни гормона ауксина определяют развитие листьев, ветвление и формирование корней.
• Уровни кальция меняются в ответ на внешние сигналы (температура, прикосновение, засоление почвы) и на уровни ауксина.
• Белок CMI1 выступает ключевым посредником в этом "кросс-талле". При высоком уровне ауксина повышается и уровень CMI1.
• CMI1 связывает кальций и регулирует как ауксиновые ответы, так и уровень кальция в клетке.

Значение открытия

Особенности CMI1 позволяют осуществлять быстрые (в течение минут) ответы на ауксин, которые зависят от присутствия кальция. Медленные ответы (часы и дни) связаны с экспрессией генов.

По словам профессора Яловски, понимание механизмов пластичности развития растений необходимо для сельскохозяйственных инноваций. Это открытие может помочь в адаптации будущих поколений растений к экстремальным условиям: высоким температурам, засухе и засолению почвы.

Исследование проводилось на разных уровнях: от целого растения до тканей, клеток и молекул. Следующим шагом будет идентификация клеточных компонентов, взаимодействующих с открытым белком CMI1.