Ключевой растительный белок возник более 600 миллионов лет назад, задолго до появления первых растений
Исследователи из Вагенингена обнаружили, что жизненно важный растительный белок возник более 600 миллионов лет назад, задолго до появления первых растений. Они проследили его происхождение до эволюционного события у далёкого одноклеточного предка, в ходе которого произошла перетасовка генетического материала. Этот процесс привёл к возникновению Auxin Response Factor (ARF) — белка, который до сих пор играет ключевую роль в росте и развитии растений и деревьев. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.
Направленный рост растений, например, к свету или воде, контролируется растительным гормоном ауксином. Белок ARF реагирует на этот гормон, активируя или деактивируя гены в растении для регуляции процессов роста.
Белок человека в растениях
Исследование показало, что белок ARF возник в результате слияния двух белковых фрагментов: фактора хроматина и фактора транскрипции. Ни один из этих фрагментов изначально не был связан с гормоном ауксином.
«Это слияние создало совершенно новый белок, который взял на себя центральную роль в сигнальном пути ауксина», — говорит профессор биохимии Дольф Вейерс.
Интересно, что фактор хроматина, обнаруженный в ключевом растительном белке, не является уникальным для растений. Он также встречается у людей, животных и грибов. Хотя биологи изучали белок ARF более двадцати лет, они упускали эту связь.
В ходе эволюции ARF привел к появлению двух классов белка: один активирует гены в присутствии ауксина, а другой подавляет их. «Это конкурентное взаимодействие необходимо для тонкой регуляции роста растений», — объясняет Хорхе Эрнандес-Гарсия.
Исследование также показало, что некоторые свойства ARF, такие как способность связываться с ДНК, присутствовали с самого начала, в то время как другие, например активация генов, развились позже в ходе эволюции.
Новые данные, древние гены
Учёные смогли реконструировать происхождение и эволюцию белка ARF благодаря новым доступным геномным данным. Вейерс отмечает, что для изучения ключевых признаков растений лучше подходят более древние формы, такие как мхи, папоротники и их водные предки — одноклеточные зелёные водоросли.
«Я считаю, что геномные данные зелёных водорослей содержат ещё много ответов на фундаментальные вопросы биологии растений», — заключает Вейерс.