Раскрыт механизм фосфоактивации ионного канала SLAC1 в устьицах растений

Исследователи из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук (CAS) раскрыли механизм, с помощью которого ключевой анионный канал SLAC1 в замыкающих клетках устьиц активируется фосфорилированием. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Роль SLAC1 в регуляции устьиц

Растения регулируют размер устьичных пор в ответ на сигналы среды: высокий уровень CO2, озон, засуху или микробную атаку. SLAC1, расположенный на плазматической мембране замыкающих клеток, играет в этом центральную роль. При активации он обеспечивает выход анионов из клеток, что приводит к:

От аутоингибирования к активации

Предыдущие исследования показали, что SLAC1 находится в аутоингибированном состоянии благодаря своим N- и C-концевым "хвостам", которые формируют цитозольный регуляторный домен (CRD). Моделирование с помощью AlphaFold подтвердило, что CRD взаимодействует с порoобразующим трансмембранным доменом (TMD), блокируя канал.

  • Удаление N-конца приводит к киназонезависимой активации канала.
  • Шесть критических сайтов фосфорилирования на N-конце необходимы для активации.

Механизм активации

В ответ на сигналы среды растения фосфорилируют SLAC1, что высвобождает его из состояния аутоингибирования. Это вызывает конформационные изменения:

  1. Перестройку CRD.
  2. Реориентацию спиралей, формирующих пору в TMD.
  3. Открытие канала для выхода анионов.

Значение открытия

Точный контроль устьиц жизненно важен: недостаточное открытие тормозит фотосинтез, а чрезмерное — ведёт к обезвоживанию и увяданию растения. Понимание механизма работы SLAC1:

  • Помогает объяснить, как растения адаптируются к экстремальным изменениям климата (засуха, рост CO2 и озона).
  • Открывает путь к разработке стратегий для создания засухоустойчивых или более водоэффективных сельскохозяйственных культур.
2024-07-15