Учёные обнаружили «вкл/выкл» в системе защиты растений

Исследователи из VIB и Гентского университета выяснили, как растения включают и выключают свои защитные механизмы. Система контролируется ключевым белком, названным учёными «NINJA». Открытие открывает возможности для увеличения выхода терапевтических веществ из растений. Результаты опубликованы в авторитетном журнале Nature.

Растения реагируют на атаки травоядных или патогенов, активируя защитные программы, которые отпугивают или даже убивают нападающих. Эти защитные реакции требуют много энергии и ресурсов растения, которые в ином случае были бы вложены в рост и размножение. Поэтому строгий контроль активности защитных генов крайне важен. Гормоны, такие как жасмонаты, играют в этом процессе решающую роль — растение производит их в условиях стресса.

Присутствие жасмонатов запускает сложную цепную реакцию, начинающуюся с деградации так называемых JAZ-белков. Это, в свою очередь, высвобождает другой белок (MYC2), который является сигналом для запуска генетических защитных программ и остановки роста растения. Присутствие JAZ-белков удерживает защитный механизм «выключенным». До сих пор было неясно, как JAZ-белки способны блокировать активность белка MYC2.

Трио NINJA, JAZ и TPL

Благодаря работе Лоренса Пауэлса и Яна Геринка из команды Алена Госсенса (VIB/Гентский университет) эта проблема теперь решена. Оказалось, что недавно открытый белок NINJA (Novel INteractor of JAZ) соединяет JAZ-белки с ещё одним белком под названием TPL. Пока эти белки действуют как трио, они связываются с MYC2, и этот белок остаётся неактивным. В момент исчезновения JAZ-белков — как следствие стресса и последующей выработки жасмонатов — MYC2 приходит в действие, запуская защитный механизм растения. Исследователи работали с испанскими коллегами из CSIC/Мадридского университета и использовали протеомную технологию, разработанную Гертом Де Ягером (VIB/Гентский университет) и Эрвином Виттерсом (VITO/Антверпенский университет). Эта технология позволяет определять состав и продукцию белковых комплексов в растениях.

Связь между ростом и стрессом

Ранее было известно, что TPL подавляет экспрессию генов, контролируемых регулятором роста ауксином. Исследователи VIB теперь демонстрируют, что TPL-белки подавляют и другие гены. Фактически, они влияют не только на регуляцию роста растения, но и на другие гормонально управляемые процессы, взаимодействуя с такими белками, как NINJA.

Это новое понимание раскрывает, как сигнальные пути, связанные со стрессом и ростом, используют одни и те же молекулярные механизмы для регуляции экспрессии генов у растений, и заполняет важный пробел в нашем понимании того, как растительные гормоны, такие как жасмонаты, регулируют экспрессию генов.

Фармацевтическое применение

Когда растения включают свой защитный механизм, они запускают производство вторичных метаболитов — группы химических веществ, обладающих различной терапевтической активностью. Теперь, когда известно больше о регуляции этих вторичных метаболитов, учёные могут искать способы увеличить их производство.