Китайские биологи обнаружили новый механизм, который контролирует время цветения растений. Как показало исследование, опубликованное в Plant Cell Reports, этот процесс напрямую связан с клеточной системой утилизации белков. Открытие может дать селекционерам новые инструменты для адаптации сельскохозяйственных культур к изменению климата.
Команда ученых из Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства выяснила, что ключевую роль в переходе от роста листьев к цветению играет протеасома – клеточный комплекс, отвечающий за распад ненужных или поврежденных белков. Исследователи сосредоточились на модельном растении резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana) и установили, что один из компонентов протеасомы, белок RPT2a, регулирует стабильность другого белка – WDR5a.
Белок WDR5a необходим для поддержания активности генов, в том числе гена FLC, который подавляет цветение. Пока FLC активен, растение продолжает вегетативный рост. Эксперименты показали, что RPT2a «помечает» WDR5a для уничтожения в протеасоме. Когда уровень WDR5a снижается, активность гена-репрессора FLC падает, и растение начинает цвести. Если же белок WDR5a стабилен, цветение задерживается.
Это исследование впервые напрямую связало систему управления жизненным циклом белков с эпигенетической регуляцией, то есть с изменениями активности генов без изменения самой структуры ДНК. Ранее считалось, что протеасома выполняет в основном общую «очистительную» функцию. Теперь стало ясно, что она может избирательно воздействовать на конкретные белки, чтобы запускать важнейшие программы развития организма.
Результаты имеют практическое значение для агропромышленности. Время цветения – один из главных факторов, влияющих на урожайность. Возможность точечно регулировать этот механизм позволит создавать сорта, которые смогут цвести в оптимальные сроки, избегая заморозков или засухи. Ученые уже определили конкретные участки белка WDR5a, которые отвечают за его распад, что открывает перспективы для направленной селекции и генной инженерии.