Detektori dima biljaka razvijaju se kao hormonski senzori
Šumski požari su razorni, ali također mogu donijeti novi život čišćenjem postojeće vegetacije i dopuštanjem da izniknu nove biljke. Mnoge biljke u područjima sklonima požaru zapravo zahtijevaju izlaganje vatri kako bi njihovo sjeme proklijalo. U prošlom desetljeću znanstvenici su otkrili drevni receptorski protein koji može otkriti molekule zvane karikini u dimu iz spaljenog biljnog materijala. Protein "detektor dima", nazvan KAI2, pokreće molekularne signale koji ubrzavaju klijanje sjemena.
Zanimljivo je da se proteini KAI2 također pojavljuju u velikom broju biljnih vrsta koje ne žive u zonama požara. Sada je tim istraživača predvođen profesorom Nitzanom Shabekom i Angelicom Guercio, studenticom diplomskog studija na Odsjeku za biljnu biologiju UC Davis, otkrio ove receptore u biljkama graška, pokazujući da oni također imaju ulogu u otkrivanju hormona rasta u biljkama.
Istraživači su promatrali grašak jer pripada mahunarkama, jednoj od najvećih obitelji cvjetnica, uključujući nekoliko vrsta usjeva. Mahunarke imaju sposobnost "fiksiranja" dušika iz zraka, kroz simbiozu s mikrobima.
Otkrili su da je izvorni gen KAI2 dupliciran u ranoj fazi evolucije mahunarki, proizvodeći dva gena, KAI2A i KAI2B. Koristeći niz naprednih tehnika iz genetike, biokemije i kristalografije proteina, otkrili su da dva receptora reagiraju na različite ligande, pri čemu KAI2B ima posebno širok raspon uključujući novu klasu biljnih hormona zvanih strigolaktoni. Koristeći strukturnu biologiju, također su uspjeli odrediti pri atomskim razlučivostima novi katalitički intermedijer enzima KAI2 koji reagira s molekulama strigolaktona.
"S našim suradnicima uspjeli smo integrirati naša otkrića iz atomske strukture receptora KAI2 i inspekciju masene spektrometrije s eksperimentima na biljkama kako bismo otkrili kako su se ti receptori u evoluciji razišli ne samo na osjetilne hormone, već i kako ih točno kataliziraju", rekao je Shabek.
Poznato je da strigolaktoni utječu na široku paletu procesa u biljkama, uključujući rast korijena i izdanaka, te kako mreže korijena reagiraju na gljive i mikrobe u tlu. Kroz novi rad, tim je uspio bolje razumjeti zagonetni karikin signalni put i svrhu njegovih receptora u biljkama koje nisu povezane s vatrom. Ovo polje ima dalekosežne utjecaje na agrosustave i proizvodnju hrane u mahunarkama, kao i implikacije na cijelu kohortu zelenih biljaka, rekao je Shabek.
Izvor: Communications Biology