Ученые раскрыли молекулярное взаимодействие метаболизма углерода и азота в рисе

Углерод и азот — два наиболее распространенных питательных вещества для всех живых организмов. Их метаболизм тесно связан и координируется различными метаболитами и сигнальными путями. Каковы молекулярные механизмы, которые ощущают и контролируют метаболизм углерода и азота в растениях в ответ на изменения доступности питательных веществ в окружающей среде?

Чтобы понять эти механизмы, исследователи под руководством профессоров Цзо Цзяньжу и Ли Цзяяна из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук (CAS) определили, что ключевые факторы OsHXK7 и ARE4 связывают сигнализацию глюкозы с использованием азота в рисе. Результаты были опубликованы в Developmental Cell 5 июля.

В ходе исследования ученые обнаружили, что MYB-связанный транскрипционный фактор ARE4 удерживается в цитозоле в комплексе с сенсором глюкозы OsHXK7. При восприятии сигнала глюкозы ARE4 высвобождается, перемещается в ядро и активирует экспрессию группы генов высокоаффинных нитратных транспортеров, тем самым усиливая поглощение и накопление нитратов.

Дальнейшие исследования показали, что регуляторная схема ARE4 демонстрирует суточный паттерн в ответ на циркадные изменения растворимых сахаров. Сверхэкспрессия ARE4 увеличивала размер зерна риса.

Эти результаты раскрывают ранее неизвестный механизм, с помощью которого комплекс OsHXK7-ARE4 воспринимает сигнал сахара и впоследствии способствует утилизации азота, напрямую связывая метаболизм углерода и азота. Это исследование может указать на перспективные мишени для селекции высокоурожайных сортов.