Bir çox bitki üçün daha çox budaq daha çox meyvə deməkdir. Bəs bitkinin budaqlarının böyüməsinə səbəb nədir? Kaliforniya Universitetində, Davis tərəfindən aparılan yeni araşdırma, bitkilərin daha “kollu” olmaq üçün budaqlanmağı dayandıran striqolakton hormonunu necə parçaladığını göstərir. Striqolaktonun necə tənzimləndiyini başa düşmək bir çox bitki bitkiləri üçün böyük təsir göstərə bilər.

Tədqiqat avqustun 1-də Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Biokimya və struktur biologiya üzrə ixtisaslaşan UC Davis Bitki Biologiyası Departamentinin dosenti baş müəllif Nitzan Şabek, “Striqolaktonu manipulyasiya edə bilmənin bitki arxitekturasından kənar təsirləri də ola bilər, o cümlədən bitkinin quraqlığa və patogenlərə davamlılığına” dedi.

Striqolaktonun hormonal rolu yalnız 2008-ci ildə aşkar edilmişdir və Şabek onu bitki hormonu tədqiqatı üçün “blokdakı yeni uşaq” kimi təsvir edir. Budaqlanma davranışını tənzimləməklə yanaşı, striqolakton, həmçinin mikoriza göbələkləri və bitki kökləri arasında yer altında faydalı qarşılıqlı əlaqəni təşviq edir və bitkilərin quraqlıq və yüksək duzluluq kimi stresslərə cavab verməsinə kömək edir.

Alimlər bitkilərin striqolaktonları və digər hormonları necə sintez etdiyi haqqında çox şey bilsələr də, bitkilərin onları necə parçaladığı haqqında çox az şey məlumdur. Son tədqiqatlar göstərir ki, insanlar da daxil olmaqla, həyatın bütün səltənətlərində mövcud olan karboksilesterazlar adlı fermentlər striqolaktonun parçalanmasında iştirak edə bilər. Bitkilər 20-dən çox növ karboksilesteraz istehsal edir, lakin yalnız iki forma, xüsusən CXE15 və CX20 striqolaktonla əlaqələndirilmişdir. Ancaq bu əlaqə yalnız spekulyativ idi və Şabekin komandası bu deqradasiyanın necə işlədiyi barədə daha çox bilmək istədi.

“Bizim laboratoriyamız mexanizmlərlə maraqlanır, yəni biz təkcə avtomobilin idarə edə biləcəyini deyil, onun necə sürdüyünü, mühərrikin içərisində nə baş verdiyini bilmək istəyirik” dedi Şabek.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722973396&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-bushy-hormone.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1722973290550&bpp=1&bdt=271&idt=547&shv=r20240801&mjsv=m202407300101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722973280%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722973280%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0%2C1423x739&nras=2&correlator=3568233546414&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2047&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C44798934%2C95334528%2C95334828%2C95337870%2C95338227%2C31085792%2C31084184%2C95339223%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=2837611136822727&tmod=2075898815&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Bir fermentin mühərrikinin deşifr edilməsi

CXE15 və CX20-nin həqiqətən striqolakton tənzimlənməsində iştirak edib-etmədiyini araşdırmaq üçün tədqiqatçılar fermentlərin molekulyar strukturunun 3D modellərini qurmağa başladılar . Bu işə laboratoriyada karboksilesteraza zülallarını yetişdirən və təmizləyən bakalavr tədqiqatçısı Linyi Yan başladı.

Şabek deyir ki, tələbənin rəhbərlik etdiyi bu layihə çox tez daha böyük bir şeyə çevrildi.

Doktorant Malathy Palayam fermentlərin üçölçülü atom quruluşunu həll etmək üçün rentgen kristalloqrafiyası və kompüter simulyasiyalarından istifadə etdi və iki fermentin hormonu necə parçalaya biləcəyini müqayisə etmək üçün biokimyəvi təcrübələr apardı.

Bu təcrübələr göstərdi ki, CXE15 striqolaktonu parçalamaqda striqolaktonla birləşən, lakin onu effektiv şəkildə pozmayan CXE20 ilə müqayisədə daha effektivdir. Onların 3D modelləri yeni bir şey ortaya qoydu: CXE15-in xüsusi bölgəsi əslində fermentin formasını dəyişməyə imkan verdi.

“CXE15 çox təsirli bir fermentdir – o, millisaniyələrdə striqolakton molekulunu tamamilə məhv edə bilər” dedi Şabek. “Böyütdükdə fermentin strukturunda onun bu şəkildə işləməsi üçün lazım olan dinamik bir sahə olduğunu anladıq.”

Dinamik ferment

CXE15-in strukturunu araşdıraraq, Şabek və onun əməkdaşları fermentin striqolaktonla dinamik şəkildə bağlanmasına imkan verən spesifik amin turşularını müəyyən etdilər. Daha sonra, bu amin turşularının həqiqətən fermentin effektivliyindən məsul olduğunu təsdiqləmək üçün onlar genetik olaraq dəyişdirilmiş dinamik bölgə ilə fermentin mutant versiyasını yaratdılar. Mutant versiya həm in vitroda, həm də komanda onu Nicotiana benthamiana bitkilərində sınaqdan keçirən zaman striqolaktonu parçalamaq qabiliyyətinin azaldığını göstərdi.

Şabek deyir ki, növbəti addımlar karboksilesteraza fermentlərinin kök və gövdə kimi müxtəlif bitki toxumalarında necə istehsal olunduğunu araşdırmaq olacaq.

“Bu araşdırmada biz bu fermentlərin mexanizmini və strukturunu aydınlaşdırmaqda həqiqətən maraqlı idik, lakin gələcək tədqiqatlar onların bitki böyüməsinə və inkişafına necə təsir etdiyini araşdırmağa başlaya bilər” dedi Şabek.

Tədqiqat üzrə əlavə müəlliflər: Ugrappa Nagalakshmi, Amelia K. Gilio və Savitramma Dinesh-Kumar, UC Davis; David Cornu və Francois-Didier Boyer, Paris-Saclay Universiteti, Fransa.

Daha çox məlumat: Malathy Palayam və digərləri, Karboksilesterazlar tərəfindən striqolakton katabolizminə dair struktur anlayışlar qorunmuş konformasiya tənzimləməsini ortaya qoyur, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50928-3

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

UC Davis tərəfindən təmin edilmişdir