Учёные раскрыли ключевой механизм реакции растений на изменения среды

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте опубликовали в журнале Cell исследование, отвечающее на центральный вопрос биологии: как организмы координируют множество клеточных процессов в ответ на изменение внутренней или внешней среды, чтобы процветать в благоприятных условиях или выживать в неблагоприятных.

Ключевые молекулы и процесс

Исследование выявило взаимодействие четырёх соединений: пектина, рецепторных белков FERONIA и LLG1, а также сигнального пептида RALF. Было обнаружено, что процесс молекулярной конденсации — жидкостно-жидкостное фазовое разделение — между пектином и RALF на границе клеточной стенки и клеточной мембраны управляет тем, как единичный стимул запускает множество клеточных процессов для формирования адаптивного ответа растения.

Значение рецепторной пары

Рецепторная пара FERONIA-LLG1, открытая этой же группой в 2010 и 2015 годах, влияет почти на все аспекты жизни растения: рост от проростка до зрелой особи, размножение и устойчивость к болезням и климатическим экстремумам. Это сделало её идеальным кандидатом для изучения.

Неожиданные наблюдения и механизм

Исследование началось с изучения влияния лиганда RALF на FERONIA-LLG1. Учёные обнаружили нетипичную реакцию:

• В отличие от классического взаимодействия лиганд-рецептор, RALF оставался вне клетки, в богатой пектином клеточной стенке.
• Ответом было не обычное поглощение рецептора клеткой (эндоцитоз), а влияние на все тестируемые молекулы клеточной мембраны.

Изучая биохимические и биофизические взаимодействия четырёх молекул в условиях стресса (повышенная температура и засоление), команда впервые показала, что фазовое разделение на границе клеточной стенки и мембраны может координировать множество клеточных путей в ответ на единый сигнал стресса, повышая устойчивость растения.

«В реальности клетки поддерживают множество путей, которые необходимо постоянно координировать», — поясняет Элис Чун, старший автор статьи.

Работа стала возможной благодаря многолетним усилиям команды и использованию базовых facilities Института прикладных наук о жизни.