Viršvalandžiai Privalumai ir trūkumai Dėl papildomo darbo, o ne visą darbo dieną, kyla karštos diskusijos. Tačiau biologijoje viršvalandžiai nėra neįprasti, nes atskiri baltymai dažnai atlieka kelias funkcijas. Daugelį metų mokslininkai žinojo, kad neįprastas gėlių organo (NSO) baltymas suteikia papildomo apšvietimo.

Remiantis baltymo struktūra, manoma, kad jo vaidmuo augaluose yra skirtas baltymams sunaikinti. Tačiau jis taip pat veikia su lapų baltymais (LFY), kad padėtų formuotis gėlėms. Mokslininkų iš Prancūzijos komanda dabar atskleidė, kaip šis baltymas atlieka du vaidmenis.

Gėlės ir NSO

Kalbant apie gėlių formavimąsi, lapų baltymai (LFY) yra tikras veiksnys. Gėlės statomos iš dalių, vadinamų taurėlapiais, žiedlapiais, kuokeliais ir sruogeliais, išdėstytų suktukai. LFY baltymas, veikiantis vienas arba kartu su kitais baltymais, yra atsakingas už genų, reikalingų kiekvienos iš šių dalių susidarymui, aktyvavimą. LFY derinamas su NSO, kad padėtų formuoti žiedlapius ir kuokelius.

Pagal studijuoti Pagrindinis autorius, François Barcy iš CNRS ir Grenoblio Alpių universiteto, teigė, kad priežastis, dėl kurios prireikė daugiau nei 25 metų, kad išsiaiškintų UFO-LFY mechanizmą, buvo dėl „klaidingo NSO baltymo pobūdžio“.

Svetimkūnis priklauso maždaug 700 baltymų grupei, kuriai būdingas aminorūgščių modelis, vadinamas F-box domenu, kuris reguliuoja kitų baltymų kiekį. Svetimkūnis pažymi kitus baltymus, kuriuos reikia sunaikinti, Barsi sakė: „Ant baltymo, pasirinkto skaidyti, jis uždeda cheminę žymę. Kai baltymas yra paženklintas, [some] Ląstelių mašinos, vadinamos [a] Proteasoma atpažįsta žymę ir supjausto baltymą į šimtus gabalėlių.

Taigi, galite tikėtis, kad NSO taip pat reiškia LFY for Destruction. Paprastai jis taip pat turėtų suardyti LFY baltymą. Tačiau LFY atveju mes nustatėme, kad svetimkūnis turėjo visiškai kitokią funkciją – jungtis prie DNR srities, kurios negalėjo pasiekti vien LFY.

Kai susitinka LFY ir NSO, jie priklijuoja DNR prie genų, būtinų žiedlapiams ir kuokeliams formuoti.

Parsi ir jo komanda savo tyrimus pradėjo prieš ketverius metus, masiškai gamindami svetimkūnio baltymą vabzdžių ląstelėse. „Tai buvo nemenkas iššūkis, nes svetimkūnis yra vienas sunkiausiai dirbtinai pagaminamų baltymų“, – sakė Barsi.

Kur tik yra gėlių

Pasirodo, kad svetimkūniui nereikia naikinti kitų baltymų, kad veiktų su LFY. Tada mes jį modifikavome, pašalindami F-box domeną, atsakingą už partnerių baltymų skaidymą. Mūsų nuostabai atradome, kad nepaisant tariamos pagrindinės jo funkcijos panaikinimo, baltymas vis tiek gerai veikia su LFY baltymu“, – sakė Barsi.Eksperimentas atskleidė, kad NSO baltymas atlieka keletą kitų funkcijų, išskyrus nukreipimą į baltymus sunaikinimui.

Atrodo, kad šis priedas apima DNR sekų, kurias Levy užfiksuoja, pakeitimą. Naudodami elektroninę mikroskopiją tyrėjai gavo 3D sąveikos tarp LFY ir NSO bei DNR regionų, su kuriais jie jungiasi, struktūrą. Anot Parcy, kai NSO ir LFY dirba kartu, jie gali prisirišti prie DNR regionų, atsakingų už žiedlapių ir kuokelių formavimąsi. Nė vienas iš šių baltymų negali pats prisirišti prie šios DNR.

„Tai reiškia, kad nors kiekvienas baltymas turi galimybę silpnai paliesti DNR regioną, susijungus jis padidina jo stiprumą, o tai lemia sąveiką su nauju DNR šablonu“, – sakė jis.

LFY-UFO asociacija yra visuose žydintys augalai. Be to, ryžiuose du baltymai – LFY ir NSO – sulimpa, kad galėtų surišti naujus DNR regionus, todėl išsivysto augalo dalis, auginanti savo grūdus, vadinama šermukšniu.

ką tu čia darai?

Pasak Parcy, šiuo metu mes nežinome, kodėl NSO baltymas ir toliau turi F-box domeną, kuris neatlieka jokio vaidmens jo sąveikoje su LFY.

„Jei šis domenas būtų buvęs visiškai nenaudingas, evoliucija būtų ją pašalinusi. Tai, kad ji vis dar yra, reiškia, kad jos vaidmuo dar turi būti atrastas. Galbūt NSO vaidina vaidmenį skaidant kitus baltymus. Mes nežinome Tačiau galime tvirtai pasakyti, kad ši funkcija nėra būtina žiedlapių ir kuokelių gamybai.

Tačiau tai ne vienintelė paslaptis, susijusi su gėlėmis. Viena iš didžiausių paslapčių yra tai, kas sukėlė gėlių kilmę, ypač atsižvelgiant į tai, kad asociacija tarp LFY ir NSO atsirado anksčiau nei pirmoji gėlė. Mūsų tyrimas rodo, kad šis dalijimosi mechanizmas jau buvo gimnasėkliuose, tokiuose kaip spygliuočiai, ir paparčiai. „Ji turėjo atlikti kitą vaidmenį, kai nebuvo gėlių”, – sakė Barsi.

Nors yra hipotezių, kodėl gėlės atsirado daugiau nei prieš 130 milijonų metų, atsakymas lieka sunkiai suprantamas.

NSO nėra vienintelis baltymas, atliekantis papildomą darbą. Pasak Birmingamo universiteto augalų mokslo profesorės Christine Foer, daugelis baltymų atlieka svarbias funkcijas, be tų, kurioms jie buvo aprašyti pirmą kartą.

„Baltymai yra sudėtingos molekulės, turinčios didžiulį lankstumą modifikacijų ir gebėjimo judėti tarp skirtingų ląstelės dalių atžvilgiu. Papildoma apšvietimo nauda yra ta, kad vienas baltymas gali atlikti kelias funkcijas, priklausomai nuo to, kaip jis yra organizuotas”, – sakė Foyeris. ne. tyrimo dalis.

Gamtos augalai, 2023 m. DOI: 10.1038 / s41477-022-01336-2