Новый механизм регуляции развития растений объясняет формирование проводящих тканей
Растения постоянно образуют новые листья, ветви и корни. Клетки в этих структурах развиваются в определённые типы, включая клетки проводящей ткани — ксилемы (транспорт воды и солей) и флоэмы (транспорт продуктов фотосинтеза). Учёные из Технического университета Мюнхена (TUM) и Лозанны раскрыли, как незрелая клетка «понимает», что ей следует стать клеткой флоэмы. Результаты опубликованы в Nature.
Ключевой механизм саморегуляции
Исследование основано на двух ранее известных компонентах:
- Белок BRX — его отсутствие нарушает формирование флоэмы. BRX чувствителен к гормону ауксину: при низком уровне ауксина он находится в мембране, при высоком — разрушается внутри клетки.
- Регулятор PAX — открыт учёными TUM. Он активирует белки-переносчики, выводящие ауксин из клетки. Растения без PAX также формируют меньше клеток флоэмы.
Модель «реостата»
Учёные обнаружили взаимосвязь между BRX, PAX и ауксином, которая работает как саморегулирующийся цикл:
- В новой клетке изначально накапливается ауксин, так как белок BRX блокирует активность регулятора PAX, ответственного за его вывод.
- Высокая концентрация ауксина приводит к деградации (разрушению) белка BRX.
- Освобождённый от блокировки регулятор PAX активируется и начинает выводить ауксин из клетки.
- С определённой временной задержкой белок BRX снова синтезируется и снова блокирует PAX, запуская цикл заново.
Этот механизм, работающий подобно реостату, обеспечивает точное и повторяющееся регулирование уровня ауксина, что необходимо для правильной дифференцировки клеток в флоэму.
Значение открытия
Многие процессы развития растений зависят от транспорта ауксина и регуляторов, подобных PAX. Обнаруженный уровень отрицательной регуляции через белок BRX может быть универсальным и применяться в других биологических процессах у растений.