Растения должны действовать удивительно быстро, чтобы выжить при тепловом стрессе
Молекулярный биолог Элизабет Вирлинг из Университета Массачусетса в Амхерсте и её коллеги из Индии и Китая обнаружили ключевой механизм, необходимый растениям для восстановления после теплового стресса. Результаты опубликованы в The Plant Cell.
Поскольку ущерб сельскохозяйственным культурам от высоких температур растёт с изменением климата, понимание механизмов термоустойчивости важно как для фундаментальной науки, так и для возможных попыток повысить выживаемость растений.
Ключевое открытие: растениям в стрессе необходимо не просто производить новые белки для выживания, а делать это немедленно. Задержка в синтезе новых белков даже на шесть часов подавляет оптимальный рост и репродукцию. Растения могут не погибнуть сразу, но их развитие будет серьёзно нарушено без быстрого синтеза этих белков. Такая драматическая временная чувствительность трансляции белков ранее не была известна.
Как растения реагируют на стресс: будучи неподвижными, растения в неблагоприятных условиях (недостаток воды, экстремальные температуры) запускают синтез новых белков в процессе трансляции. Эти белки позволяют им противостоять стрессу.
Методы и результаты: Используя биохимические методы и секвенирование нового поколения, учёные исследовали изменения в трансляции белков и экспрессии генов у дикого типа Arabidopsis и у мутантов, потерявших способность выживать при высоких температурах.
Был идентифицирован мутировавший ген, кодирующий фактор трансляции — белок eIF5B (фактор инициации трансляции eIF5B1), необходимый всем организмам для синтеза белков. Исследование показало, что:
- Этот фактор необходим для восстановления растений после стресса.
- Он, вероятно, играет ранее нераспознанную роль в трансляции специфических мРНК.
- Немедленное восстановление трансляции после теплового стресса критически важно для восстановления растения (доказано на аллели hot3-1).
- eIF5B1 также необходим для нормального роста и развития растений в оптимальных условиях, и может по-разному влиять на трансляцию определённых мРНК (данные аллели hot3-2).
Это первое исследование такого типа, раскрывающее роль данного фактора трансляции в аспекте синтеза белков и восстановления от стресса.