Найден недостающий элемент биологических часов у растений

Биологи из университета Калифорнии в Сан-Диего обнаружили ключевой протеин, который отвечает за правильную работу биологических часов растений.

Открытие, опубликованное 13 марта в журнале Science, позволило найти ответ на давнюю загадку об основных биохимических механизмах, которые управляют часами растений и могут позволить увеличить урожайность сельскохозяйственных зерновых культур.

Результат исследования получен в ходе попытки собрать полный перечень протеинов, называемых факторами транскрипции, которые регулируют гены. Опыт проводили на Arabidopsis — растении, которое часто используют в качестве генетической модели.

Ранее ученым уже удалось обнаружить в биологических часах растений два первичных цикла обратной связи — один отвечал за рассвет, другой — за закат.

«Лучший способ создать работающие часы — это соединить циклы так, чтобы они сообщали информацию друг другу», заявил Стив Кей, декан отделения биологических наук калифорнийского университета и руководитель группы ученых, сделавших открытие. «И новый протеин, который мы назвали CHE, может обеспечит такую связь».

Этот самый CHE, предсказанный еще 10 лет назад, оказалось весьма трудно обнаружить. Усилия идентифицировать функцию отдельной молекулы или гена разбиваются о многократные дублирующие системы растений, включая хронометраж.

«В растениях содержится масса дублей — протеинов, которые выполняют похожие функции. Так вот в биологических часах избыток таких дублей, и потому уже имеются соединенные циклы. Такую систему крайне сложно растревожить», считает Хосе Прюнеда-Паз, руководитель исследования.

Если протеин разрушить, то система просто восполнит пробел дублем. Ученым пришлось применять различные подходы для достижения цели. Они сортировали протеины, которые могут быть связаны с ДНК и потому именно они регулируют гены. Отобранные кандидаты с большей вероятностью были частью механизма часов.

Из всех циклических протеинов только CHE был связан с определенной частью ДНК, которая управляет критическим компонентом утреннего цикла. В ходе дальнейших экспериментов подтвердилось, что CHE связан также и с вечерним циклом.

«Прюнеда-Паз и его соавторы решают главную загадку механизма биологических часов растений», прокомментировал публикацию в журнале Science профессор биологии Си Макклунг из колледжа Дартмута.

Очевидно, что биологические часы являются определяющим компонентом функций роста и выбора времени расцвета у растений. Недавняя публикация в Nature от группы ученых из университета Техаса сообщает, что улучшить рост зерновых культур можно с помощью планирования работы генов. «Возможно, именно теперь нам удастся разработать проект, который поможет увеличить урожайность», сказал Кей.

Перевод: Марина Татаринова

Источник: http://www.eurekalert.org/

Дополнительно: http://www.ucsd.edu/

16.03.2009