Растения защищают свою территорию с помощью токсичных веществ
Растения ведут тонкую и сложную химическую войну, чтобы обеспечить себе оптимальные условия для роста. Хотя известно уже десятилетия, что растения производят и выделяют химические вещества для борьбы с соседями, оставалось неясным, как именно эти соединения действуют на другие растения. Команде немецких и французских ученых удалось показать, что один конкретный класс растительных токсинов замедляет развитие растений-конкурентов, специфически воздействуя на структуру их генома.
Химическая война за ресурсы
Растения постоянно конкурируют с соседями за ограниченные ресурсы: свет, питательные вещества и воду. Чтобы защитить свою территорию, они используют аллелохимикаты — токсичные соединения, которые могут ингибировать рост и развитие других растений. Это явление, называемое "аллелопатией", широко распространено.
Молекулярный механизм раскрыт
Ученые исследовали роль конкретного класса вторичных метаболитов растений — циклических гидроксамовых кислот DIBOA и DIMBOA. Они выделяются некоторыми видами злаков, а продукты их разложения известны своей фитотоксичностью.
Структурный и биохимический анализ, а также физиологические эксперименты показали, что эти соединения ингибируют активность гистоновых деацетилаз. Эти ферменты удаляют ацетильные боковые цепи с гистонов — белков, которые вместе с ДНК образуют генетический материал (хроматин). Это приводит к уплотнению ДНК и снижению экспрессии генов.
В модельном растении Arabidopsis thaliana ингибирование гистоновых деацетилаз растительными токсинами привело к увеличению ацетилирования гистонов, росту экспрессии генов и, в конечном итоге, к замедлению роста растения.
Значение для медицины
Аллелохимикаты — важные регуляторы в естественных и сельскохозяйственных растительных сообществах. Однако их потенциал шире.
"Мы обнаружили, что эти конкретные соединения также эффективно ингибируют рост клеток рака человека", — говорит Саша Вентурелли из Университетской клиники Тюбингена, первый автор исследования.
Некоторые ингибиторы гистоновых деацетилаз уже одобрены в качестве противораковых препаратов. В Университетской клинике Тюбингена в настоящее время проводятся клинические испытания для оценки эффективности этих растительных токсинов у пациентов с онкологическими заболеваниями.