Ключевые белки растений эволюционировали от активаторов к поддерживающим факторам

Исследователи из Японии обнаружили ранее упускаемый аспект эволюции растений, связанный с функцией ключевых белков.

В исследовании, опубликованном в eLife, команда под руководством Института науки и технологий Нары показала, что предковая функция белков KNOX/BELL у растений — это активация зиготы (первой диплоидной клетки, образованной слиянием женской и мужской гамет). В ходе эволюции наземных растений эта роль сместилась в сторону поддержания развития органов.

• KNOX и BELL — это транскрипционные факторы, играющие ключевую роль в экспрессии генов.
• У одноклеточных зеленых водорослей (например, Chlamydomonas reinhardtii) они активируют диплоидное развитие.
• У наземных растений (например, цветковых) они участвуют в поддержании меристемы побега (ткани, генерирующей надземную часть растения) и формировании органов на поздних стадиях развития.

Для изучения этого перехода команда использовала печеночник Marchantia polymorpha — базовое наземное растение, являющееся хорошей моделью для эволюционных исследований. Было обнаружено, что гены KNOX и BELL, экспрессируемые в гаметах, необходимы для начала развития зиготы, способствуя слиянию ядер, аналогично механизму у зеленых водорослей.

«Наши результаты предполагают, что предковая роль транскрипционных факторов KNOX/BELL — это активация зиготы. По мере эволюции наземных растений она сместилась в сторону поддержания меристемы», — объясняет старший автор исследования Кейджи Накадзима.

Эти выводы важны для исследований в области эмбриогенеза, формирования органов, полового размножения и эволюции растений, а также могут быть релевантны для более широкого биологического сообщества, изучающего аналогичные сценарии у грибов и животных.