Учёные открыли пептиды, регулирующие скорость старения листьев растений

Международная команда учёных, включая биолога Утрехтского университета Нору Джильи-Бишелью, обнаружила два небольших пептида (короткие цепочки аминокислот) у растения Arabidopsis thaliana, которые оказывают противоположное влияние на скорость старения его листьев. Пептид SCOOP10 ускоряет старение, а SCOOP12 — подавляет его. Результаты опубликованы в журнале Molecular Plant.

Контекст и проблема

Старение (сенесценция) листьев — естественный процесс, помогающий растению перераспределить питательные вещества к семенам и плодам. Однако оно становится серьёзной проблемой в сельском хозяйстве, так как ускоряется под воздействием стрессовых факторов: засухи, высоких температур, засоления почвы. Из-за изменения климата культуры всё чаще сталкиваются с такими условиями, что ведёт к чрезмерному старению и гибели растений.

Ключевое открытие

Исследователи обнаружили, что растения Arabidopsis, лишённые рецептора MIK2, стареют раньше срока. Этот рецептор взаимодействует с пептидами семейства SCOOP.

• При обработке оторванных листьев пептидом SCOOP10 пожелтение (признак старения) наступало через 3–4 дня вместо обычных 5 дней.
• Обработка пептидом SCOOP12 откладывала пожелтение более чем на 7 дней.
• Растения, не способные производить SCOOP10, демонстрировали задержку старения (оставались зелёными даже через 40 дней), а растения без SCOOP12 старели раньше.

Механизм регуляции

Оба пептида (SCOOP10 и SCOOP12) сильно связываются с одним и тем же рецептором MIK2, но вызывают противоположный ответ. Учёные выяснили, что SCOOP12 может вытеснять SCOOP10 из связи с рецептором. Выдвинута гипотеза: SCOOP10 инициирует процесс старения, а SCOOP12 служит контролем, чтобы старение не шло слишком быстро.

Потенциал для сельского хозяйства

Теоретически, распыление SCOOP12 на посевы могло бы задержать нежелательное старение сельскохозяйственных культур, особенно из семейства Brassicaceae (капуста, кале, цветная капуста), к которому относится и Arabidopsis.

• Пептиды — это природные, биоразлагаемые молекулы, поэтому их использование может иметь низкое воздействие на окружающую среду.
• Основное препятствие — высокая стоимость производства пептидов, но при массовом применении цена может снизиться.

Возможная связь со старением у животных

Хотя прямое доказательство отсутствует, механизмы могут быть схожи. В клетках животных также идентифицированы малые пептиды, регулирующие рост и развитие, а системы врождённого иммунитета у растений и животных имеют сходные черты. Нельзя исключать, что у животных мог развиться аналогичный механизм регуляции клеточного старения.