Tədqiqatçılar bitkilərdə DELLA zülalının tənzimlənməsi mexanizmini aşkar edirlər.

Hindistan Elmlər İnstitutunun (IISc) Biokimya Departamentinin tədqiqatçıları briofitlər (mamırlar və qaraciyərlər daxil olmaqla) kimi ibtidai quru bitkiləri tərəfindən istifadə edilən uzun müddətdir axtarılan mexanizm aşkar ediblər.bitki böyüməsini tənzimləyir– daha yeni inkişaf etmiş çiçəkli bitkilərdə də qorunmuş mexanizm.

Nature Chemical Biology jurnalında dərc olunan tədqiqat embrion bitkilərdə (torpaq bitkilərində) hüceyrə bölünməsini maneə törədə bilən əsas böyümə tənzimləyicisi olan DELLA zülalının qeyri-klassik tənzimlənməsinə yönəlib.
Biokimya üzrə dosent və tədqiqatın həmmüəllifi Debabrata Laha izah edir: "DELLA sürət zərbəsi kimi fəaliyyət göstərir, lakin bu sürət zərbəsi daim mövcud olarsa, bitki hərəkət edə bilməz". Buna görə də, DELLA zülallarının deqradasiyası bitki böyüməsini təşviq etmək üçün vacibdir. Çiçəkli bitkilərdə, DELLA fitohormonla parçalanırgibberellin (GA)GA-GID1-DELLA kompleksini əmələ gətirərək, GID1 reseptoruna bağlanır. Sonradan DELLA repressor zülalı ubiquitin zəncirlərinə bağlanır və 26S proteazomu tərəfindən parçalanır.
Maraqlıdır ki, briyofitlər təxminən 500 milyon il əvvəl torpaqları koloniyalaşdıran ilk bitkilər arasında idi. Fitohormon gibberellini (GA) istehsal etmələrinə baxmayaraq, GID1 reseptorları yoxdur. Bu, sual doğurur: bu erkən torpaq bitkilərinin böyüməsi və inkişafı necə tənzimlənirdi?
Tədqiqatçılar müvafiq VIH genini çıxarmaq üçün CRISPR-Cas9 sistemindən istifadə etdilər və bununla da VIH-nin rolunu təsdiq etdilər. Funksional VIH fermenti olmayan bitkilərdə sıx tallus, pozulmuş radial böyümə və çanaq çatışmazlığı kimi ciddi böyümə və inkişaf qüsurları və morfoloji anormallıqlar var. Bu qüsurlar, VIH fermentinin yalnız bir ucunu (N-terminusunu) istehsal etmək üçün bitki genomunu dəyişdirərək düzəldildi. Qabaqcıl xromatoqrafiya üsullarından istifadə edərək, tədqiqat qrupu N-terminalında InsP₈ istehsalını kataliz edən kinaz domeninin olduğunu aşkar etdi.
Tədqiqatçılar DELLA-nın VIH kinazın hüceyrə hədəflərindən biri olduğunu aşkar etdilər. Bundan əlavə, MpVIH çatışmazlığı olan bitkilərin fenotipinin DELLA ifadəsinin artması ilə Miscanthus multiforme bitkilərinin fenotipinə bənzədiyini müşahidə etdilər.
Laheyin tədqiqat qrupunun doktorantı və məqalənin ilk müəllifi Priyanshi Rana, "Bu mərhələdə MpVIH çatışmazlığı olan bitkilərdə DELLA sabitliyinin və ya fəaliyyətinin gücləndirilib-gücləndirilmədiyini müəyyən etməyə can atırıq" dedi. Tədqiqatçılar öz fərziyyələrinə uyğun olaraq DELLA inhibisyonunun MpVIH mutant bitkilərində böyümə və inkişaf qüsurlarını əhəmiyyətli dərəcədə bərpa etdiyini aşkar etdilər. Bu tapıntılar göstərir ki, VIH kinaz DELLA-nı mənfi şəkildə tənzimləyir və bununla da bitki böyüməsini və inkişafını təşviq edir.
Tədqiqatçılar inositol pirofosfatın bu briofitdə DELLA zülal ifadəsini tənzimləmə mexanizmini aydınlaşdırmaq üçün genetik, biokimyəvi və biofiziki üsulları birləşdirdilər. Xüsusilə, MpVIH tərəfindən istehsal olunan InsP₈, MpDELLA zülalına bağlanaraq onun poliubikitinləşməsini təşviq edir, bu da öz növbəsində bu repressor zülalının proteazom tərəfindən deqradasiyasına gətirib çıxarır.
DELLA zülalı ilə bağlı tədqiqatlar, elm adamlarının bilmədən yüksək məhsuldar yarı cırtdan sortlar yaratmaq üçün onun potensialından istifadə etdiyi Yaşıl İnqilabdan başlayır. Onun fəaliyyət mexanizmi o zaman məlum olmasa da, müasir texnologiyalar alimlərə bu zülalın funksiyasını manipulyasiya etmək üçün gen redaktəsindən istifadə etməyə və bununla da məhsul məhsuldarlığını effektiv şəkildə artırmağa imkan verdi.
"Əhalinin artması və əkin sahələrinin azalması ilə məhsuldarlığın artırılması kritik hala gəldi" dedi Raha. InsP₈ ilə tənzimlənən DELLA deqradasiyasının embrion bitkilərdə geniş yayıla biləcəyini nəzərə alsaq, bu kəşf yeni nəsil yüksək məhsuldar bitkilərin inkişafına zəmin yarada bilər.