Расшифрована сеть транскрипционных факторов, управляющих образованием древесины

Исследователи из Университета штата Северная Каролина раскрыли, как сложная сеть транскрипционных факторов включает и выключает гены, ответственные за образование древесины. Понимание этой сети регуляции транскрипции позволит модифицировать свойства древесины для нужд лесной, бумажной промышленности и производства биотоплива, а также повысить устойчивость деревьев к болезням и вредителям.

Учёные из Forest Biotechnology Group использовали трансгенный чёрный тополь (Populus trichocarpa), чтобы выявить взаимодействия в сети, управляемой ключевым транскрипционным фактором PtrSND1-B1. Было задокументировано четыре уровня взаимодействий — от уровня ДНК до уровня ферментов. Работа является продолжением двух предыдущих исследований, опубликованных в PNAS и Plant Cell.

Исследование опровергает представления о сетях регуляции транскрипции, выведенные из работы с недревесными видами, такими как модельное растение Arabidopsis thaliana.

"Из 57 выявленных нами регуляторных взаимодействий 55 были специфичны для тканей древесных растений, что показывает, что травянистые растения, такие как Arabidopsis, не могут служить моделью для древесных", — говорит Хао Чен, соавтор статьи.

Учёные протестировали 42 взаимодействия на линиях трансгенного тополя, подтвердив функцию около 90% из них. Сеть выявила общие гены-мишени для конкретных транскрипционных факторов. В результате было обнаружено девять новых белок-белковых взаимодействий, участвующих в формировании лигнина — компонента клеточной стенки, придающего древесине прочность и плотность.

Понимание этой сети позволяет идентифицировать ключевые "переключатели" внутри неё, которые могут одновременно контролировать десятки генов, что открывает путь для масштабной модификации свойств древесины. Такие исследования также помогут понять, как сделать деревья более устойчивыми, что критически важно для здоровья лесов.