Молекулярный механизм регуляции активности трансляции у растений

Растения не могут убежать от атаки насекомых или суровых погодных условий. Им нужны механизмы для быстрого реагирования на стресс (например, поедание насекомым) и столь же быстрого возврата к «нормальным» условиям после его прекращения.

Исследователи из Университета Северной Каролины в статье для журнала Cell показали, как растения на молекулярном уровне управляются с высвобождением газообразного гормона стресса — этилена. Этот гормон регулирует рост растений и стимулирует созревание плодов. Результаты могут привести к новым методам создания растений с улучшенными характеристиками урожая или к «отключению» определённых генов.

Генетики растений Анна Степанова и Хосе Алонсо показали, что этилен запускает процесс, который начинается, но не завершает одну из базовых функций клетки — экспрессию генов.

Речь идёт о процессах транскрипции и трансляции в растительной клетке, когда генетические инструкции, закодированные в ДНК, транскрибируются в матричные РНК (mRNA), которые затем транслируются в аминокислоты для создания функциональных белков.

Исследователи показали, что при восприятии этилена происходит транскрипция определённых генов, которые действуют как «предохранители» сигналинга этилена, но производство белка блокируется до тех пор, пока этилен не будет удалён.

«По сути, это означает, что матричная РНК создаётся и хранится, но поток информации не продолжается в синтез белка», — пояснила Анна Степанова.

«Это механизм для растительной клетки, позволяющий очень быстро реагировать на этилен, а затем так же быстро возвращаться в норму, когда гормон исчезает», — добавил Хосе Алонсо.

В частности, в статье показано, что ключевая сигнальная молекула EIN2 является важнейшим компонентом процесса ответа на этилен. Белок EIN2 связывается с матричной РНК «предохранителя» этиленового сигналинга EBF2, блокируя его синтез белка и тем самым позволяя полностью активировать ответные реакции растения на этилен.

Алонсо и Степанова отмечают, что хотя результаты специфичны для этилена, они предоставляют модель для изучения влияния других растительных гормонов на гены.