Испанские учёные составили первый системный каталог коротких пептидов в геноме томата, которые могут регулировать важные для сельского хозяйства свойства растений. Исследование открывает путь к созданию препаратов, способных улучшать стрессоустойчивость и урожайность культур без прямого генетического вмешательства.
Специалисты из Университета Валенсии и Политехнического университета Валенсии идентифицировали 107 пептидов-кандидатов (miPEP), которые кодируются участками генов микроРНК. Эти микроРНК известны своей ролью в регуляции роста, развития и реакции растений на внешние условия. Ранее было обнаружено, что пептиды miPEP могут усиливать активность «родительских» генов микроРНК, создавая петлю положительной обратной связи. Поскольку такие пептиды можно наносить на растения извне, например путём опрыскивания, их считают перспективным негенно-модифицированным инструментом в агротехнологиях.
До сих пор комплексных каталогов miPEP не существовало даже для ключевых культур, поскольку их поиск осложнялся техническими трудностями. Испанская команда разработала вычислительный метод, который позволил точно определить начальные точки считывания генов и на их основе предсказать расположение коротких кодирующих последовательностей. В результате учёные смогли составить список из 107 вероятных пептидов длиной от 6 до 71 аминокислоты.
Анализ показал, что все пептиды-кандидаты обладают общей биохимической особенностью – высоким положительным зарядом. Он возникает не из-за избытка основных аминокислот, а из-за недостатка кислотных. По мнению исследователей, именно это свойство помогает им взаимодействовать с отрицательно заряженными молекулами ДНК и РНК, регулируя активность генов. Схожая закономерность обнаружилась у аналогичных пептидов тополя и винограда, что указывает на её универсальный характер для растений.
Учёные также проверили, насколько эти пептиды схожи у разных видов. Последовательности miPEP томата оказались почти идентичны пептидам его ближайших родственников – картофеля и баклажана. Однако у более дальних видов, таких как табак или рис, совпадений почти не было. Это означает, что для каждой сельскохозяйственной культуры потребуется создавать свой собственный каталог регуляторных молекул.
Существование генетического материала, кодирующего эти пептиды, подтвердил анализ РНК из листьев и корней томата. Хотя это ещё не доказывает, что белковые молекулы действительно синтезируются в клетках, полученные данные укрепляют гипотезу об их функциональной роли. Работа испанских учёных создаёт основу для дальнейших исследований и разработки новых агрохимических препаратов. Все данные и методики исследования находятся в открытом доступе.