Cercetătorii de la Departamentul de Biochimie al Institutului Indian de Științe (IISc) au descoperit un mecanism căutat de mult timp, folosit de plantele terestre primitive, cum ar fi briofitele (inclusiv mușchi și hepatice), pentru a...reglează creșterea plantelor– un mecanism care a fost conservat și la plantele cu flori cu evoluție mai recentă.
Studiul, publicat în revista Nature Chemical Biology, se concentrează pe reglarea non-clasică a proteinei DELLA, un regulator de creștere principal care poate inhiba diviziunea celulară la plantele embrionare (plante terestre).
„DELLA acționează ca un limitator de viteză, dar dacă acest limitator de viteză este prezent în mod constant, planta nu se poate mișca”, explică Debabrata Laha, profesor asociat de biochimie și coautoare a studiului. Prin urmare, degradarea proteinelor DELLA este esențială pentru promovarea creșterii plantelor. La plantele cu flori, DELLA este degradată atunci când fitohormonulgiberelină (GA)se leagă de receptorul său GID1, formând complexul GA-GID1-DELLA. Ulterior, proteina represoare DELLA se leagă de lanțurile de ubiquitină și este degradată de proteazomul 26S.
Interesant este că briofitele s-au numărat printre primele plante care au colonizat uscatul, acum aproximativ 500 de milioane de ani. Deși produc fitohormonul giberelină (GA), le lipsește receptorul GID1. Acest lucru ridică întrebarea: cum au fost reglate creșterea și dezvoltarea acestor plante terestre timpurii?
Cercetătorii au folosit sistemul CRISPR-Cas9 pentru a elimina gena VIH corespunzătoare, confirmând astfel rolul VIH. Plantele cărora le lipsește o enzimă VIH funcțională prezintă defecte severe de creștere și dezvoltare și anomalii morfologice, cum ar fi tal dens, creștere radială afectată și lipsa caliciului. Aceste defecte au fost corectate prin modificarea genomului plantei pentru a produce doar un capăt (capătul N-terminal) al enzimei VIH. Folosind tehnici avansate de cromatografie, echipa de cercetare a descoperit că capătul N-terminal conține un domeniu kinazic care catalizează producerea de InsP₈.
Cercetătorii au descoperit că DELLA este una dintre țintele celulare ale kinazei VIH. În plus, au observat că fenotipul plantelor cu deficit de MpVIH a fost similar cu cel al plantelor Miscanthus multiforme cu expresie crescută a DELLA.
„În această etapă, suntem nerăbdători să determinăm dacă stabilitatea sau activitatea DELLA este îmbunătățită la plantele cu deficit de MpVIH”, a declarat Priyanshi Rana, doctorandă în grupul de cercetare al lui Lahey și prima autoare a lucrării. În concordanță cu ipoteza lor, cercetătorii au descoperit că inhibarea DELLA a restabilit semnificativ defectele de creștere și dezvoltare la plantele mutante MpVIH. Aceste descoperiri sugerează că kinaza VIH reglează negativ DELLA, promovând astfel creșterea și dezvoltarea plantelor.
Cercetătorii au combinat metode genetice, biochimice și biofizice pentru a elucida mecanismul prin care pirofosfatul de inozitol reglează expresia proteinei DELLA la această briofită. Mai exact, InsP₈, produs de MpVIH, se leagă de proteina MpDELLA, promovând poliubiquitinarea acesteia, ceea ce, la rândul său, duce la degradarea acestei proteine represoare de către proteasom.
Cercetările asupra proteinei DELLA datează din timpul Revoluției Verzi, când oamenii de știință au exploatat, fără să știe, potențialul acesteia de a crea soiuri semi-pitice cu randament ridicat. Deși mecanismul său de acțiune era necunoscut la acea vreme, tehnologiile moderne le-au permis oamenilor de știință să utilizeze editarea genetică pentru a manipula funcția acestei proteine, crescând astfel eficient randamentele culturilor.
„Odată cu creșterea populației și reducerea terenurilor arabile, creșterea randamentelor culturilor a devenit esențială”, a spus Raha. Având în vedere că degradarea DELLA reglementată de InsP₈ poate fi răspândită în plantele embrionare, această descoperire ar putea deschide calea pentru dezvoltarea următoarei generații de culturi cu randament ridicat.
Data publicării: 31 oct. 2025