Как растения защищаются от солнечных ожогов?
Чтобы защититься от ультрафиолетовых лучей типа B (UV-B), которые высоко вредоносны, растения выработали клеточные инструменты для их обнаружения и построения биохимической защиты. Биологи из Женевского университета (UNIGE) несколько лет назад открыли существование UV-B рецептора. Теперь они показывают, как эти рецепторы после активации UV-B связываются с белками, которые помогают им собираться в ядре клетки и запускать реакции для выживания и акклиматизации. Исследование опубликовано в PNAS.
Растения используют разные длины волн солнечного света. Хлорофилл поглощает красный и синий свет для производства сахара, а специфические фоторецепторы обнаруживают волны, которые служат сигналами для прорастания семян или ориентации растения. "Даже потенциально очень вредные UV-B лучи используются для влияния на рост и развитие. Растения должны поглощать их, защищаясь", — говорит Роман Ульм, профессор UNIGE.
Терпеть UV, будучи укоренёнными
Несколько лет назад команда идентифицировала UV-B фоторецептор UVR8. Поглощение этих лучей UVR8 вызывает физиологические реакции, позволяющие растению акклиматизироваться. Растения производят ферменты, ремонтирующие повреждения ДНК от солнца, и антиоксиданты, нейтрализующие свободные радикалы от UV. "После активации UV-B рецепторы UVR8 накапливаются в ядре клетки и участвуют в каскаде биохимических реакций. UVR8 связывается с ферментом COP1 — шаг, необходимый для построения защиты и модуляции роста. Но точные роли этих двух белков ещё неизвестны", — объясняет Руохэ Инь, первый автор статьи.
Шаттл для сбора рецепторов
Биологи выявили новую роль COP1 благодаря новым экспериментальным линиям модельного растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля). "Когда фоторецептор UVR8 или фермент COP1 искусственно удерживались в цитозоле клеток, не наблюдалось никакой реакции в плане устойчивости к UV или роста. Эти два белка должны присутствовать в ядре клетки для активации генов, участвующих в ответе", — говорит Роман Ульм. Ферменты COP1, похоже, работают как шаттлы между двумя компартментами, позволяя быстро и в больших количествах собирать рецепторы в ядре, чтобы процесс, ведущий к физиологическому ответу, мог продолжиться.
Исследователи намерены использовать созданные линии Arabidopsis, чтобы понять, как активированные рецепторы регулируют экспрессию генов, необходимых растениям для переносимости UV-B лучей.