Обнаружена уникальная стратегия коммуникации в пути передачи сигналов стволовых клеток, контролирующем рост растений

Группа генетиков растений из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (CSHL) идентифицировала белковый рецептор на стволовых клетках, участвующий в развитии растений, который может выдавать разные инструкции по росту в зависимости от того, какой пептид (фрагмент белка) его активирует.

Это первый такой многофункциональный рецептор, обнаруженный у растений и работающий подобным образом для контроля развития. Новые результаты, полученные профессором CSHL Дэвидом Джексоном и коллегами, могут иметь важное значение для усилий по повышению урожайности основных продовольственных культур, таких как кукуруза и рис.

Рост и развитие растений зависят от структур, называемых меристемами — резервуаров в растениях, содержащих стволовые клетки. По сигналу пептидов стволовые клетки в меристеме развиваются в любой из органов растения — корни, листья или цветки, например. Эти сигналы обычно работают как ключ (пептид), подходящий к замку на поверхности клетки (белковому рецептору). Замок на мгновение открывается, запуская высвобождение химического мессенджера внутри клетки. Мессенджер несет инструкции для клетки сделать что-то, например, превратиться в клетку корня или цветка или даже полностью прекратить рост. Обычно один или несколько пептидов подходят к рецептору, чтобы высвободить один тип химического мессенджера.

Однако Джексон и коллеги недавно обнаружили, что белковый рецептор, который они впервые идентифицировали в 2001 году и назвали FEA2, может запускать высвобождение одного из двух различных химических мессенджеров, CT2 или ZmCRN, в зависимости от того, какой из двух пептидов, ZmCLE7 или ZmFCP1, его включает. Рецепторы, высвобождающие более одного мессенджера, редки. Джексон говорит, что это первый такой рецептор, обнаруженный у растений и играющий роль в производстве сельскохозяйственных культур.

FEA2 — важный рецептор в пути передачи сигналов CLAVATA, который, как известно, активирует стволовые клетки. Джексон, а также его коллега из CSHL профессор Захари Липпман ранее модифицировали этот путь, чтобы манипулировать меристемой и повысить урожайность важных видов сельскохозяйственных культур, включая томат, кукурузу и горчицу.

Команда Джексона полагает, что FEA2 связан с двумя разными ко-рецепторами, каждый из которых действует как «замок» для одного из двух пептидных «ключей». Будущие исследования будут изучать, как два различных пептидных сигнала переводятся FEA2 в различные химические сообщения.

«Мы считаем, что способ работы этого пути передачи сигналов стволовых клеток является фундаментальным для всех растений, — говорит Джексон. — Мы показали, что, в теории, пути, контролирующие стволовые клетки, можно модифицировать, чтобы получать более крупные плоды или больше семян. С этим исследованием мы узнали что-то новое о том, как работают эти пути, давая ученым-растениеводам еще один инструмент для повышения урожайности сельскохозяйственных культур».