Новый генетический механизм защищает растения от токсичного цинка
Исследователи из Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) открыли новый генетический механизм, который защищает растения от токсичных уровней цинка.
Цинк необходим для оптимального роста и развития растений, но при высоком содержании в почве становится токсичным. Растениям нужны механизмы для борьбы с этим стрессом. Группа под руководством Паулы Дук обнаружила ген ZIF2, который производит белок, транспортирующий ионы цинка в "отсек" (вакуоль) клеток корня, предотвращая его распространение в другие органы.
Эксперименты на Arabidopsis thaliana показали:
- Растения без гена ZIF2 были менее устойчивы к высоким уровням цинка: у них угнетался рост корней, снижалась выработка хлорофилла и биомасса.
- Растения с повышенной экспрессией белка ZIF2, наоборот, лучше справлялись с токсичностью: корни росли длиннее, производилось больше хлорофилла и биомассы.
Ключевое открытие — роль альтернативного сплайсинга:
Исследователи обнаружили, что ген ZIF2 производит более одной молекулы РНК-посредника. Оказалось, что:
- Обе молекулы РНК кодируют один и тот же белок ZIF2, но длинная форма приводит к выработке большего количества белка, чем короткая.
- Сам цинк является триггером этого процесса сплайсинга. При высоких уровнях цинка определенная область молекулы РНК не удаляется, что приводит к образованию длинной формы РНК и, как следствие, к увеличению производства защитного белка.
Цитаты исследователей:
- Паула Дук: "Растения разработали очень 'умный' генетический механизм... Именно сам цинк запускает увеличение производства белка, который затем удерживает этот тяжелый металл в корне, избегая его токсического воздействия на листья, цветы и другие надземные части".
- Эстель Реми (первый автор): "Мы также наблюдали, что область РНК ZIF2, которая подвергается этому альтернативному сплайсингу, можно использовать для увеличения экспрессии других белков. Это расширяет потенциал наших результатов не только для биофортификации сельскохозяйственных культур, но и для обработки почв, загрязненных цинком".
Исследование опубликовано в журнале PLOS Genetics.