Esploristoj de la Fako de Biokemio ĉe la Hinda Instituto de Sciencoj (IISc) malkovris longe serĉatan mekanismon uzatan de primitivaj terplantoj kiel briofitoj (inkluzive de muskoj kaj hepatikoj) por...reguligi plantkreskon– mekanismo kiu ankaŭ konserviĝis en pli ĵuse evoluintaj florplantoj.
La studo, publikigita en la revuo Nature Chemical Biology, fokusiĝas al la neklasika reguligo de la DELLA-proteino, ĉefa kreskoreguligilo kiu povas inhibicii ĉeldividiĝon en embriaj plantoj (terplantoj).
„DELLA agas kiel rapidbremso, sed se ĉi tiu rapidbremso konstante ĉeestas, la planto ne povas moviĝi,“ klarigas Debabrata Laha, asociita profesoro pri biokemio kaj kunaŭtoro de la studo. Tial, la degradiĝo de DELLA-proteinoj estas kritika por antaŭenigi plantkreskon. En florplantoj, DELLA degradiĝas kiam la fitohormono…giberelino (GA)ligiĝas al sia receptoro GID1, formante la GA-GID1-DELLA komplekson. Poste, la DELLA-represora proteino ligiĝas al ubikvitinĉenoj kaj estas degradita de la 26S proteasomo.
Interese, briofitoj estis inter la unuaj plantoj kiuj koloniigis teron, antaŭ proksimume 500 milionoj da jaroj. Kvankam ili produktas la fitohormonon giberelino (GA), al ili mankas la GID1-receptoro. Tio levas la demandon: kiel estis reguligitaj la kresko kaj evoluo de ĉi tiuj fruaj terplantoj?
La esploristoj uzis la sistemon CRISPR-Cas9 por forigi la korespondan VIH-genon, tiel konfirmante la rolon de VIH. Plantoj sen funkcia VIH-enzimo montras severajn kresko- kaj disvolviĝajn difektojn kaj morfologiajn anomaliojn, kiel densan talon, difektita radiala kresko kaj mankon de kaliko. Ĉi tiuj difektoj estis korektitaj per modifo de la plantgenomo por produkti nur unu finon (la N-finaĵon) de la VIH-enzimo. Uzante progresintajn kromatografiajn teknikojn, la esplorteamo malkovris, ke la N-finaĵo enhavas kinazan domajnon, kiu katalizas la produktadon de InsP₈.
La esploristoj malkovris, ke DELLA estas unu el la ĉelaj celoj de VIH-kinazo. Krome, ili observis, ke la fenotipo de MpVIH-mankhavaj plantoj estis simila al tiu de Miscanthus multiforme plantoj kun pliigita DELLA-esprimo.
„En ĉi tiu stadio, ni volas determini ĉu DELLA-stabileco aŭ aktiveco estas plifortigitaj en MpVIH-mankhavaj plantoj,“ diris Priyanshi Rana, doktora studentino en la esplorgrupo de Lahey kaj la unua aŭtoro de la artikolo. Konforme al ilia hipotezo, la esploristoj trovis, ke DELLA-inhibicio signife restarigis la kresko- kaj disvolviĝdifektojn en MpVIH-mutaciantaj plantoj. Ĉi tiuj rezultoj sugestas, ke VIH-kinazo negative reguligas DELLA, tiel antaŭenigante plantkreskon kaj disvolviĝon.
La esploristoj kombinis genetikajn, biokemiajn kaj biofizikajn metodojn por klarigi la mekanismon per kiu inozitolpirofosfato reguligas la esprimon de DELLA-proteino en ĉi tiu briofito. Specife, InsP₈, produktita de MpVIH, ligiĝas al la MpDELLA-proteino, antaŭenigante ĝian poliubikvitinigon, kiu siavice kondukas al la degenero de ĉi tiu represorproteino fare de la proteasomo.
Esplorado pri la DELLA-proteino datiĝas de la Verda Revolucio, kiam sciencistoj senscie ekspluatis ĝian potencialon por krei alt-rendimentajn duon-nanajn variaĵojn. Kvankam ĝia agmekanismo estis nekonata tiutempe, modernaj teknologioj ebligis al sciencistoj uzi genan redaktadon por manipuli la funkcion de ĉi tiu proteino, tiel efike pliigante kultivaĵojn.
„Kun loĝantarkresko kaj ŝrumpanta plugtero, pliigi kultivaĵojn fariĝis kritika,“ diris Raha. Ĉar InsP₈-reguligita DELLA-degradiĝo povas esti vaste disvastiĝinta en embriaj plantoj, ĉi tiu malkovro povus pavimi la vojon por la disvolviĝo de la sekvaj generacioj de altrendimentaj kultivaĵoj.
Afiŝtempo: 31-a de oktobro 2025