Итаконат в растениях: открытие новой роли древней молекулы

В мире живых организмов многие молекулы выполняют универсальные функции, играя ключевые роли как в животных, так и в растительных системах. Одной из таких молекул является итаконат — метаболит, известный своей способностью регулировать иммунные реакции у животных, подавляя воспаление и защищая от вирусных инфекций. Однако до недавнего времени его присутствие и значение в растениях оставались загадкой.

Группа биологов из Калифорнийского университета в Сан-Диего совершила прорывное открытие, впервые доказав, что растения не только синтезируют итаконат, но и используют его для стимуляции роста. Это исследование, опубликованное в Science Advances, раскрывает новые горизонты в понимании метаболических процессов растений и может стать основой для биотехнологий, направленных на повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

От иммунитета животных к росту растений: неожиданное открытие

Итаконат долгое время изучался в контексте иммунной системы млекопитающих, где он действует как противовоспалительный агент и ингибитор вирусных инфекций. Однако команда ученых под руководством Джазза Дикинсона решила выяснить, существует ли этот метаболит в растительном мире и какую функцию он выполняет.

Используя масс-спектрометрию, исследователи обнаружили, что итаконат действительно присутствует в растениях, причем его концентрация особенно высока в активно растущих тканях. Эксперименты с рассадой кукурузы показали, что обработка итаконатом приводит к увеличению высоты побегов, что указывает на его роль в регуляции роста.

Механизм действия: как итаконат влияет на растения?

Углубленный анализ взаимодействий итаконата с растительными белками (на примере Arabidopsis thaliana) выявил несколько ключевых функций этой молекулы:

1. Стимуляция метаболических процессов – Итаконат участвует в первичном метаболизме, влияя на энергетический обмен и синтез биомассы.
2. Адаптация к стрессу – Молекула помогает растениям справляться с кислородным стрессом, что особенно важно в условиях изменяющейся среды.
3. Регуляция роста – Влияя на активность специфических белков, итаконат способствует удлинению клеток и развитию тканей.

Эти данные позволяют предположить, что итаконат является универсальным регулятором роста, действующим как в животных, так и в растительных организмах, хотя и через разные биохимические пути.

Перспективы для сельского хозяйства и биотехнологий

Открытие роли итаконата в растениях открывает новые возможности для устойчивого земледелия. Вместо синтетических стимуляторов роста можно использовать природные аналоги, такие как итаконат, чтобы повышать урожайность без вреда для экологии. Особенно перспективным это направление выглядит для кукурузы и других зерновых культур, играющих ключевую роль в глобальной продовольственной безопасности.

Кроме того, исследование подчеркивает эволюционную связь между животными и растениями. Понимание того, как одна и та же молекула выполняет разные, но важные функции в двух царствах жизни, может привести к новым открытиям в медицине и биологии.

Мост между двумя мирами

Работа Дикинсона и его коллег не только расширяет наши знания о метаболизме растений, но и подчеркивает, насколько глубоко связаны биологические процессы у разных форм жизни. Итаконат, ранее известный лишь как иммунный регулятор у животных, теперь предстает в новом свете — как ключевой игрок в росте и стрессоустойчивости растений.

Это открытие может стать отправной точкой для разработки биостимуляторов нового поколения, а также вдохновить дальнейшие исследования на стыке ботаники и медицины. В конечном счете, оно напоминает нам, что природа часто использует одни и те же молекулы для решения разных задач, и понимание этих механизмов способно изменить будущее науки и сельского хозяйства.