Растительные «дымовые датчики» эволюционировали в сенсоры гормонов
Многие растения в пожароопасных регионах нуждаются в воздействии огня для прорастания семян. Учёные обнаружили, что за это отвечает древний рецепторный белок KAI2, который обнаруживает в дыме молекулы каррикины и запускает сигналы, ускоряющие прорастание.
Однако белки KAI2 также встречаются у множества растений, не живущих в зонах пожаров. Команда под руководством профессора Ницана Шабека и аспирантки Анжелики Герсио из Калифорнийского университета в Дэвисе выяснила, что у гороха эти рецепторы также играют роль в восприятии гормонов роста. Исследование опубликовано 11 февраля в Communications Biology.
Учёные изучали горох, так как он принадлежит к бобовым — одному из крупнейших семейств цветковых растений, включающему несколько сельскохозяйственных культур. Бобовые способны «фиксировать» азот из воздуха с помощью симбиоза с микробами.
Они обнаружили, что исходный ген KAI2 был дублирован на раннем этапе эволюции бобовых, что привело к появлению двух генов: KAI2A и KAI2B. С помощью генетики, биохимии и белковой кристаллографии было установлено, что эти два рецептора реагируют на разные лиганды. KAI2B имеет особенно широкий спектр, включая новый класс растительных гормонов — стриголактоны. Методами структурной биологии учёные также определили с атомным разрешением новый каталитический промежуточный продукт реакции фермента KAI2 с молекулами стриголактонов.
Стриголактоны как растительные гормоны
Известно, что стриголактоны влияют на множество процессов у растений, включая рост корней и побегов, а также на взаимодействие корневых сетей с грибами и микробами в почве. Новая работа позволила лучше понять загадочный сигнальный путь каррикинов и функцию его рецепторов у растений, не связанных с пожарами. Эта область имеет далеко идущие последствия для агросистем и производства пищевых бобовых культур, а также для всей когорты зелёных растений.
Исследование является частью сотрудничества с учёными из Университета Париж-Сакле (Версаль, Франция) и Мюнхенского университета (Германия).