Учёные раскрыли, как растения защищаются от солнечных ожогов
Исследователи из Университета Глазго обнаружили, как растения определяют момент для выработки собственного «солнцезащитного крема» от вредного ультрафиолетового излучения. Десятилетия учёные предполагали, что у растений должен быть «фоторецептор» для UV-B-лучей солнечного света.
UV-B — самая мощная и потенциально опасная часть солнечного спектра как для людей, так и для растений.
Статья, опубликованная в Science, объясняет, как белок UVR8 распознаёт UV-B-свет и запускает изменения в экспрессии генов растения, необходимые для производства собственной защиты.
Растениям нужен солнечный свет, поэтому они постоянно подвергаются воздействию UV-B. Однако они редко получают повреждения, так как эволюционно научились производить «солнцезащитный крем» и накапливать его в наружных тканях листьев.
Профессор клеточной и молекулярной биологии растений Гарет Дженкинс назвал открытие «прорывным»: «Поиск этого UV-B-фоторецептора был своего рода Святым Граалем для фитобиологов. Теперь мы знаем, как растения распознают UV-B».
Как работает механизм защиты
- Белок UVR8 всегда присутствует в растении. Обычно две его молекулы образуют димер.
- UV-B-свет преобразует димер в одиночные молекулы UVR8.
- Это преобразование напрямую влияет на белок и, в конечном итоге, на экспрессию генов, что приводит к выработке защиты.
Ключевой процесс — взаимодействие UVR8 с другим белком, COP1. Это взаимодействие инициирует изменения генов для защиты растения.
Защита включает три основных механизма:
- Синтез соединений-«солнцезащитных кремов», которые поглощают UV-B в наружных тканях.
- Активация ферментов, восстанавливающих повреждения ДНК.
- Включение генов, предотвращающих окислительное повреждение клеток и поддерживающих работу фотосинтетического аппарата.
Эксперименты на модельном растении Arabidopsis показали, что растения, лишённые белка UVR8, не имеют защиты и погибают при воздействии UV-B, характерного для яркого солнечного света.