Биологи обнаружили недостающий элемент растительных часов

Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего идентифицировали ключевой белок, который связывает утренний и вечерний компоненты суточных биологических часов растений.

Их открытие, подробно описанное в выпуске журнала Science от 13 марта, решает давнюю загадку о биохимических механизмах, контролирующих растительные часы, и может предложить новый способ повышения роста и урожайности сельскохозяйственных культур.

Ранее учёные выделили две основные петли обратной связи в суточном ритме растений: одна реагирует на начало света утром, а другая отслеживает исчезновение света вечером.

«Лучший способ создать надёжные часы — соединить эти петли так, чтобы они обменивались информацией друг с другом», — сказал Стив Кей, декан Отдела биологических наук. «Теперь белок, который мы называем CHE, обеспечил эту связь».

CHE, предсказанный почти десять лет назад, было трудно найти. Множественные резервные системы для многих важных функций у растений, включая отсчёт времени, затрудняют определение функции отдельной молекулы или гена.

Поскольку нарушение работы белка не выявит его функцию, если система может компенсировать его потерю, команда использовала другой подход. Они отобрали белки, способные связываться с ДНК и регулировать гены, и выбрали кандидатов, наиболее вероятно являющихся частью часов: те, чья концентрация циклически меняется.

Из этих циклических белков только CHE специфично связывался с участком ДНК растения, который контролирует критический компонент утренней петли. Дальнейшие эксперименты показали, что CHE также связывается с белком вечерней петли, обеспечивая недостающее звено.

Авторы исследования «решили главную загадку в нашем понимании растительных часов», — написал профессор биологии Дартмутского колледжа К. Робертсон МакКланг в комментарии к статье.

Данные всё чаще указывают на то, что часы являются критическим компонентом для роста и времени цветения. Недавняя статья в Nature сообщает, что изменённые часы способствуют гибридной силе, что предполагает возможность улучшения роста культур путём воздействия на гены часов. «Это будет способ рационального проектирования для увеличения урожайности в поле», — сказал Кей.

Ожидается, что растущий каталог факторов транскрипции для растения Arabidopsis будет завершён к концу года и будет содержать более 2000 записей. «Это станет значительным ресурсом для сообщества наук о растениях».