Раскрыта ключевая функция растительного гормона
Растения, как и животные, используют гормоны в качестве сигнальных молекул, координирующих рост и реакции на окружающую среду. Один из таких гормонов — ауксин — регулирует практически все аспекты поведения и развития растений, включая фототропизм, рост корней и плодов. В зависимости от контекста, ауксин вызывает различные ответы, такие как поляризация или деление клеток.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science (DOI:10.1126/science.1245125), международная команда учёных под руководством Чжэньбяо Яна раскрыла молекулярный механизм, с помощью которого ауксин влияет на организацию внутреннего скелета клетки (цитоскелета).
Двойная система восприятия: Известно, что ауксин активирует разные сигнальные системы. Ядерный рецепторный путь модулирует транскрипцию генов. Белок ABP1 (auxin binding protein 1), открытый почти 40 лет назад, предположительно действует независимо от ядерного пути, регулируя ответы на уровне плазматической мембраны и в цитоплазме, но его механизм оставался неясным.
Ключевое взаимодействие: Исследователи показали, что на поверхности клетки ABP1 взаимодействует с трансмембранными киназами (TMKs). В генетических вариантах Arabidopsis с мутациями в TMKs нарушаются пути, регулируемые ABP1.
Влияние на цитоскелет: Оказалось, что и TMKs, и ABP1 необходимы для активации ROP GTPаз, которые регулируют организацию цитоскелета. При мутациях в TMKs цитоскелет нарушается: актиновые филаменты локализуются неправильно, а кортикальные микротрубочки дезорганизованы.
Предложенный механизм: Учёные обнаружили, что TMK1 и около четверти всего пула ABP1 находятся на плазматической мембране. В присутствии ауксина TMK1 и ABP1 связываются друг с другом. Предполагается, что секретируемый ABP1 в ответ на внеклеточный ауксин связывается с TMK1 на мембране и передаёт сигнал на ROP GTPазы, влияющие на цитоскелет.
Вывод: TMK1 является долгожданным «стыковочным» белком для ABP1, который связывает восприятие внеклеточного ауксина с цитоплазматическими событиями. Это открытие решает загадку восприятия ауксина на поверхности клетки и открывает новые горизонты в ауксиновой биологии.