Исследование, опубликованное сегодня в рецензируемом научном журнале Developmental Cell, показывает, что аутофагия, система, с помощью которой растения и животные перерабатывают энергию и молекулярные компоненты, играет ключевую роль в замедлении роста растений во время стресса.Янхай Инь, профессор генетики, развития и клеточной биологии и научный сотрудник Института растениеводства, сказал, что растения замедляют свой рост, когда они испытывают стресс, такой как засуха, длительное отсутствие солнечного света или любые другие обстоятельства с низким энергопотреблением. Но выявление генетических взаимодействий, которые приводят к замедлению роста, долгие годы озадачивало ученых.
Инь и его коллеги сосредоточили свои исследования на гене, известном как BES1, который способствует росту растений в ответ на растительный гормон, называемый брассиностероидом. В своей последней статье исследователи демонстрируют, что стресс вызывает ряд реакций, которые позволяют аутофагии подавлять рост растений.В одной из этих реакций участвует белок, известный как DSK2, который действует как мост, связывающий BES1 и путь аутофагии, сказал Тревор Нолан, докторант лаборатории Инь и ведущий автор статьи.
Дайан Бассхэм, профессор генетики, развития и клеточной биологии, а также профессор физиологии растений Уолтера Э. и Хелен Парк Лумис также внесли свой вклад в исследовательскую группу.«В течение нескольких лет мы изучали аутофагию как процесс переваривания большого количества клеточного содержимого во время стресса окружающей среды», — сказал Бассхэм. «Эта недавняя работа показывает, что он также может действовать исключительно избирательным путем для переваривания одного регулятора роста, чтобы координировать рост со стрессовыми реакциями».Джастин Уолли, доцент кафедры патологии растений и микробиологии, использовал аналитическую технику с высоким разрешением, называемую масс-спектрометрией, для мониторинга модификации белка, которая показала, что нацеливание BES1 на аутофагию с помощью DSK2 модифицируется белком, называемым BIN2, еще одним ключевым игроком в Брассиностероидный сигнальный путь.«Мы действительно взволнованы открытием, что BIN2 модифицирует DSK2, и что эта модификация фактически отвечает за контроль баланса между ростом растений и реакцией растений на стресс», — сказал Уолли.
Нолан сказал, что это открытие может помочь селекционерам создавать сорта сельскохозяйственных культур, которые могут продолжать расти в стрессовых ситуациях. Но, поскольку аутофагия играет важную роль как у животных, так и у растений, исследования могут иметь значение, выходящее за рамки науки о растениях.
«Понимание фундаментальной науки о том, как регулируются эти процессы, может иметь значение не только для растений, но и для здоровья человека», — сказал Инь.Это исследование было поддержано Институтом наук о растениях ISU и грантом Национальных институтов здравоохранения, недавно присужденным команде для продолжения изучения взаимодействия между брассиностероидом и путями аутофагии.