Разные эволюционные пути привели растения и животных к одному перекрёстку
Исследователи из Института биологических исследований Солка, изучая молекулярный сенсор гормона роста растений брассинолида, обнаружили, что хотя растения и животные пошли разными эволюционными путями, они пришли к сходным решениям общей проблемы: как надёжно принимать и обрабатывать входящие сигналы.
Результаты работы, опубликованные 1 февраля 2011 года в журнале Genes and Development, показали, что так называемая тирозиновая фосфориляция — используемая как переключатель «включения/выключения» и долгое время считавшаяся уникальной особенностью животных клеток — это механизм, консервативный для царств животных и растений.
«Похоже, существует лишь ограниченное количество способов построить надёжную сигнальную систему, — говорит профессор Джоан Чори, — и растения и животные наткнулись на одни и те же механизмы».
И клетки млекопитающих, и клетки растений должны воспринимать малые молекулы гормонов, чтобы реагировать на изменения окружающей среды. В то время как человеческие клетки используют множество сенсорных молекул, включая более 800 различных G-белковых рецепторов, 48 известных ядерных рецепторов гормонов и 72 рецепторных киназы, растения полагаются в основном на последние.
Киназы переносят фосфатные группы на белки и бывают двух основных типов: они присоединяют фосфатную группу либо к аминокислоте тирозину в белке, либо к серину или треонину. Подавляющее большинство рецепторных киназ у животных обладают тирозиновой киназной активностью, в то время как лишь немногие специфичны к серину-треонину.
За исключением небольшой горстки киназ двойной специфичности, все рецепторные киназы растений считались серин-треониновыми киназами. Один из немногих известных исключений — рецептор брассинолида, ключевого элемента реакции растений на свет.
Рецептор брассинолида BRI1 удерживается в относительно неактивном состоянии своим внутриклеточным хвостом и небольшим ингибиторным белком BKI1. Исследователи обнаружили, что BKI1 действует через два эволюционно консервативных мотива. Фосфорилирование ключевого тирозина в одном из мотивов высвобождает BKI1 из мембраны, снимая ингибирование киназы и позволяя сформироваться активному сигнальному комплексу.
Фосфорилирование BKI1 является не только первым задокументированным примером тирозиновой трансфосфориляции у растений, но и лежащий в основе принцип также напоминает механизм, используемый настоящими рецепторными тирозиновыми киназами для регуляции своей активности.
«Растительные и животные рецепторные киназы эволюционировали независимо, однако их активация зависит от сходных механизмов», — заключает Джоан Чори.
Хотя растения не кодируют канонические тирозиновые киназы в своих геномах, исследователи предсказывают, что тирозиновая фосфориляция станет важной темой в изучении сигналинга растений.