Лесные пожары разрушительны, но они также могут принести новую жизнь, уничтожая существующую растительность и позволяя расти новым растениям. Многим растениям в пожароопасных районах фактически требуется воздействие огня для прорастания семян. В последнее десятилетие ученые обнаружили древний белок-рецептор, который может обнаруживать молекулы, называемые каррикинами, в дыме от сожженного растительного материала. Белок «детектор дыма», называемый KAI2, инициирует молекулярные сигналы, которые ускоряют прорастание семян.
Любопытно, что белки KAI2 также обнаруживаются у самых разных видов растений, не обитающих в зонах пожаров. Теперь группа исследователей во главе с профессором Ницаном Шабеком и Анжеликой Герсио, аспиранткой Шабека на кафедре биологии растений Калифорнийского университета в Дэвисе, обнаружила эти рецепторы в растениях гороха , показав, что они также играют роль в восприятии гормонов роста в растениях. Работа опубликована 11 февраля в журнале Communications Biology .
Исследователи обратили внимание на горох, потому что он принадлежит к бобовым, одному из крупнейших семейств цветковых растений, включающему несколько видов сельскохозяйственных культур. Бобовые обладают способностью «фиксировать» азот из воздуха посредством симбиоза с микробами.
Они обнаружили, что исходный ген KAI2 был продублирован на ранней стадии эволюции бобовых, в результате чего образовались два гена, KAI2A и KAI2B. Используя различные передовые методы генетики, биохимии и кристаллографии белков, они обнаружили, что два рецептора реагируют на разные лиганды, причем KAI2B имеет особенно широкий спектр, включая новый класс растительных гормонов, называемых стриголактонами. Используя структурную биологию , они также смогли определить с атомарным разрешением новое каталитическое промежуточное соединение фермента KAI2, реагирующего с молекулами стриголактона.
«Вместе с нашими сотрудниками мы смогли интегрировать наши данные об атомных структурах рецепторов KAI2 и масс-спектрометрии с экспериментами на растениях, чтобы выяснить, как эти рецепторы разошлись в эволюции не только для восприятия гормонов, но и для того, чтобы точно их катализировать. — сказал Шабек.
Стриголактоны как растительные гормоны
Известно, что стриголактоны влияют на широкий спектр процессов в растениях, включая рост корней и побегов, а также реакцию корневых сетей на грибы и микробы в почве. Благодаря новой работе команда смогла лучше понять загадочный сигнальный путь каррикина и назначение его рецепторов в растениях, не связанных с огнем. По словам Шабека, эта область имеет далеко идущие последствия для агросистем и производства продуктов питания из бобовых, а также для всей когорты зеленых растений.
