Οι ερευνητές ανακάλυψαν πώς τα φυτά ρυθμίζουν τις πρωτεΐνες DELLA.

Ερευνητές από το Τμήμα Βιοχημείας του Ινδικού Ινστιτούτου Επιστημών (IISc) ανακάλυψαν έναν μηχανισμό που αναζητούσαν εδώ και καιρό.για τη ρύθμιση της ανάπτυξης πρωτόγονων χερσαίων φυτών όπως τα βρυόφυτα (μια ομάδα που περιλαμβάνει βρύα και ηπατικά φυτά) που διατηρήθηκε σε μεταγενέστερα ανθοφόρα φυτά.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Chemical Biology, επικεντρώθηκε στη μη κανονική ρύθμιση των πρωτεϊνών DELLA, ενός κύριου ρυθμιστή ανάπτυξης που καταστέλλει την κυτταρική διαίρεση στα εμβρυόφυτα (χερσαία φυτά).
Είναι ενδιαφέρον ότι τα βρυόφυτα, τα πρώτα φυτά που εμφανίστηκαν στην ξηρά πριν από περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια, δεν έχουν τον υποδοχέα GID1, παρά το γεγονός ότι παράγουν τη φυτοορμόνη GA. Αυτό εγείρει το ερώτημα πώς ρυθμιζόταν η ανάπτυξη αυτών των πρώιμων χερσαίων φυτών.
Χρησιμοποιώντας το ηπατικό βότανο Marchantia polymorpha ως μοντέλο συστήματος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα πρωτόγονα φυτά χρησιμοποιούν ένα εξειδικευμένο ένζυμο, το MpVIH, το οποίο παράγει τον κυτταρικό αγγελιοφόρο πυροφωσφορική ινοσιτόλη (InsP₈), για να διασπάσει το DELLA χωρίς τη συμμετοχή...γιββερελλικό οξύ.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το σύστημα CRISPR-Cas9 για να αποκλείσουν το γονίδιο που κωδικοποιεί το ένζυμο VIH, επιβεβαιώνοντας τον ρόλο του. Τα φυτά που δεν είχαν λειτουργικό VIH εμφάνισαν σοβαρά αναπτυξιακά ελαττώματα και μορφολογικές ανωμαλίες, όπως συμπαγή φύλλα, μειωμένη ακτινική ανάπτυξη και έλλειψη κάλυκων. Αυτά τα ελαττώματα εξαλείφθηκαν τροποποιώντας το γονιδίωμα του φυτού ώστε να παράγει μόνο το ένα άκρο (το Ν-τελικό άκρο) του ενζύμου VIH. Χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές χρωματογραφίας, η ομάδα ανακάλυψε ότι το Ν-τελικό άκρο περιέχει μια περιοχή κινάσης που καταλύει την παραγωγή της InsP₈.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η DELLA είναι ένας από τους κυτταρικούς στόχους της κινάσης VIH. Επιπλέον, παρατήρησαν ότι οι φαινότυποι των φυτών με ανεπάρκεια MpVIH ήταν παρόμοιοι με εκείνους των φυτών M. polymorpha με αυξημένη έκφραση DELLA.
«Σε αυτό το σημείο, ήμασταν ενθουσιασμένοι που καταλάβαμε εάν η σταθερότητα ή η δραστηριότητα του DELLA ενισχύεται σε φυτά με ανεπάρκεια MpVIH», δήλωσε η Priyanshi Rana, πρώτη συγγραφέας και μεταπτυχιακή φοιτήτρια στην ερευνητική ομάδα του Lahey. Σύμφωνα με την υπόθεσή τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η αναστολή του DELLA μπορεί να αποκαταστήσει σημαντικά τους ελαττωματικούς φαινοτύπους ανάπτυξης και ανάπτυξης των μεταλλαγμένων φυτών MpVIH. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η κινάση VIH ρυθμίζει αρνητικά το DELLA, προωθώντας την ανάπτυξη και την εξέλιξη των φυτών.
Η έρευνα για τις πρωτεΐνες DELLA χρονολογείται από την Πράσινη Επανάσταση, όταν οι επιστήμονες εκμεταλλεύτηκαν εν αγνοία τους τις δυνατότητές τους για να δημιουργήσουν ημι-νάνες ποικιλίες υψηλής απόδοσης. Αν και οι λεπτομέρειες της εργασίας τους ήταν ασαφείς εκείνη την εποχή, η σύγχρονη τεχνολογία επιτρέπει στους επιστήμονες να χειραγωγούν τις λειτουργίες αυτών των πρωτεϊνών μέσω της γενετικής μηχανικής, αυξάνοντας αποτελεσματικά τις αποδόσεις των καλλιεργειών.