Уникальная коммуникационная стратегия обнаружена в процессе развития стволовых клеток
Группа генетиков растений в Лаборатории Cold Spring Harbor (CSHL) выявила рецептор белка на стволовых клетках, участвующих в развитии растений, который может выдавать разные инструкции о том, как расти в зависимости от того, какой пептид (фрагмент белка) активирует его.
Это первый многофункциональный рецептор, который, как установлено, работает таким образом, чтобы контролировать развитие растений. Новые результаты, полученные профессором CSHL Дэвидом Джексоном и его коллегами, могут иметь важные последствия для усилий по повышению урожайности основных продовольственных культур, таких как кукуруза и рис.
Рост и развитие растений зависят от структур, называемых меристемами — резервуарами в растениях, содержащих стволовые клетки. При появлении сигналов пептидов, стволовые клетки в меристеме развиваются, например, в любые органы растения — корни, листья или цветы. Эти сигналы обычно работают как ключ (пептид), встраиваемый в замок на поверхности клетки (рецептор белка).
Блокировка открывается мгновенно, вызывая освобождение химического мессенджера внутри клетки. Посланник несет инструкции для клетки, чтобы что-то сделать, например, превратиться в корневую или цветочную клетку или даже вообще перестать расти. Обычно один или несколько пептидов вписываются в рецептор для высвобождения одного химического агента обмена.
Однако Джексон и его коллеги недавно обнаружили, что рецептор белка, который они впервые идентифицировали в 2001 году, называемый FEA2, может инициировать высвобождение одного из двух различных химических посланников, CT2 или ZmCRN, в зависимости от того, какой из двух пептидов ZmCLE7 или ZmFCP1 включает его. Рецепторы, выпускающие более одного посланника, редки. Джексон говорит, что это первый из них, который играет роль в растениеводстве.
FEA2 является важным рецептором в сигнальном пути CLAVATA, который активирует стволовые клетки. Джексон, а также его коллега из CSHL профессор Захари Липпманн, ранее настроили этот путь, чтобы манипулировать меристемой и повысить урожайность различных видов растений, включая помидоры, кукурузу и горчицу.
Дэвид Джексон и его команда считают, что FEA2 связан с двумя разными ко-рецепторами, каждый из которых действует как «блокировка» для одного из двух пептидных «ключей». В будущих исследованиях будет изучено, как два разных пептидных сигнала преобразуются FEA2 в отдельные химические сообщения.
«Мы думаем, что этот путь передачи сигналов с помощью стволовых клеток является фундаментальным для всех растений», — говорит Джексон. «Мы показали, что теоретически пути, которые контролируют стволовые клетки, могут быть модифицированы, чтобы получить в итоге больше фруктов или больше семян. В этом исследовании мы узнали новое о том, как эти пути работают, давая ученым еще один инструмент для улучшения урожайности культур».
Больше информации: Je, B.I., et al., «The CLAVATA receptor FASCIATED EAR2 responds to distinct CLE peptides by signaling through two downstream effectors» appeared online in eLife March 15, 2018.