2017. szeptember 20. szerda
Friderika
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Új ismeretek növények hormonális szabályozásáról - 2012-07-02 12:58:42 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Új ismeretek növények hormonális szabályozásáról


A növényi hormonok Charles Darwin csíranövényekkel végzett kísérletei óta ismertek. A híres természettudós kimutatta, hogy a hajtások a fény felé fordulnak, hacsak a hormontermelő hajtáscsúcsokat el nem távolítják.

Azonban csak a közelmúltban kezdték el felderíteni azon biokémiai útvonalakat, melyek bizonyos növényi hormonok szintjét modulálják, hogy megvédjék a növényt a növényevők vagy a patogének fenyegetésétől, illetve, hogy segítsék a növény adaptálódását a hőmérséklet vagy a talaj tápanyagainak változásához.

A St. Louis-ban található Washington Egyetem, az Európai Szinkrotron-sugárzási Központ, valamint az Európai Molekuláris Biológiai Laboratórium (utóbbi kettő Franciaországban, Grenoble-ban található) együttműködésében egy kutatócsoportnak sikerült felderítenie azt a mechanizmust, mely aktiválja a növényi hormonokat, tárolásra küldi vagy éppen lebontásra jelöli őket.

A kutatásról online számolt be a múlt hónap végén a Science Express folyóirat, a cikk pedig a Science következő számában jelenik majd meg.

„Bizonyos enzimek ki/be-kapcsolóként működnek a sejtekben, ezek a hormonválaszokat szabályozzák” – magyarázta Joseph Jez, a Washington Egyetem biológus docense, a kutatás vezetője. Az eredmények nem csak a gyomirtók tervezése területén jelentősek (sok ilyen vegyszer voltaképp szintetikus hormon), hanem fontosak lehetnek a növények genetikai módosítása terén is.

A növényi hormonok szerepe

A növények elég védtelennek tűnhetnek. Helyváltoztatásra képtelenek, nem rendelkeznek idegrendszerrel vagy az állatokéhoz hasonló immunrendszerrel. Hormonjaik azonban vannak – bár ezek az állati hormonokkal szemben nem mirigyekben termelődnek. A hormonok a többsejtű élőlényekben a növekedés, fejlődés szabályozásáért felelnek. Így például az auxinok a növények sejtjeinek osztódását, a szár megnyúlását és a szervek differenciálódását indítják be. A 2,4-D nevű gyomirtó például egy szintetikus auxinvegyület, mely a végkimerülésig növekedésbe hajszolja a növényeket.

A növények kémiai védekezési rendszere figyelemreméltó, mondta el Corey S. Westfall, Dr. Jez laboratóriumának doktorandusz hallgatója, aki Chloe Zubieta-val, az Európai Szinkrotronsugárzási Központ kutatójával közösen a munka nagy részét végezte. Sokszor előfordul, hogy barna foltokat lehet látni fák levelein: ezekben a foltokban a sejtek direkt elhalnak, hogy megakadályozzák egy-egy kórokozó terjedését, mely korábban a folt közepén landolt. Ezt a fajta öntisztítást a szalicilsav nevű hormon indítja be.

Egy másik hormoncsoport a jazmonátoké. Ezek kiváltják a növényekben bizonyos, növényevők ellen ható anyagok, például tanninok termelését.

Kicsit több, kicsit kevesebb

A hormonok tehát lehetővé teszik a növény számára, hogy gyorsan – és néha drámaian – válaszoljanak az egyedfejlődési kihívásokra vagy a környezeti stresszre. De hogy a válaszreakciók megfelelőek legyenek, a növényeknek nagyon pontosan kell szabályozniuk a hormonok mennyiségét és aktivitását. A Science-ben közölt cikk a fő szabályozási módot írja le: enzimek egy családja aminosavakat kapcsol a hormonmolekulákhoz, ezzel ki- vagy épp bekapcsolva őket. A hormon és az aminosav fajtájától függően a hormon aktiválódhat, tárolásra kerülhet vagy elindulhat a lebontás útján. A kísérletekben használt modellnövény, a lúdfű (Arabidopsis thaliana) esetében az auxinoknak például csak 5 %-a található aktív, szabad formában. A maradék aminosavakhoz kötve található, és gyorsan mobilizálható tartalékot képez.

Az aminosavak kapcsolódását egy számos tagot számláló enzimcsalád, a GH3 fehérjék katalizálják, melyek valószínűleg a szárazföldi növények evolúciójának kezdetén alakultak ki. Az idők folyamán az enzimeket kódoló gének változatossá váltak: a mohákban mindössze néhány ilyen enzim működik, a lúdfű 19-cel rendelkezik, összesen pedig mintegy 100 féle ismert. A GH3 tehát figyelemre méltó példája egy géncsalád evolúciós diverzifikációjának (hasonló jelenség az állatoknál is ismert, ilyen pl. a mioglobinok és hemoglobinok elkülönülése és diverzifikációja).

A hormonmódosító gépezet

Az első GH3 gén – a szójababból – 1994-ben vált ismertté. De a szekvenciák keveset árulnak el az általuk kódolt fehérjék működési mechanizmusáról. A kutatóknak szükségük volt az enzimek háromdimenziós struktúrájának felderítésére. Ez a procedúra még manapság is csak korlátozottan végezhető el számítógépes modellezés segítségével, így a legbiztosabb módszer a proteinek kikristályosítása és röntgensugarak segítségével történő vizsgálata, a röntgenkrisztallográfia. A Washington Egyetemen Dr. Jez laborja és az Szinkrotron-sugárzási Központ Strukturális Biológia Csoportja is ennek a módszernek a specialistája.

A kutatóknak sikerült két különböző konformációban kristályosítaniuk az enzimeket, emellett pedig az enzimek aktív helyeinek mutálásával sikerült kideríteniük a pontos működési mechanizmusukat. Kiderült, hogy ezek egy kétlépéses reakciót katalizálnak: elsőként az enzim ATP-t, sejt univerzális energiatároló molekuláját köti meg a hormon szabad formájával együtt. A két molekula kötődése után az ATP-ről két foszfátcsoport hasad le, a végeredmény egy adenilált hormon. Az adeniláció után az enzim konformációja megváltozik (ezt az állapotot is sikerült krisztallográfia segítségével megvizsgálni). A megváltozott konformációjú enzim ezek után elvégzi a második reakciót: egy aminosavat rögzít az adenilált hormonra.

Ez a kétlépéses reakció aktiválhat vagy deaktiválhat egyes hormonokat. Az izoleucin aminosav kapcsolása például aktiválja a jazmonátokat. Az auxinhoz kapcsolt aszpartát viszont lebontásra ítéli a hormont.

Növénytermesztés felgyorsítva?

A hormonrendszerek megértése sokkal gyorsabb és célzottabb eszközt ad a tudósoknak a növényfajok háziasítására és nemesítésére, melyre nagy szükség lehet a globális klímaváltozás korában. Maguknak a növényi hormonoknak, akárcsak állati megfelelőiknek, szerteágazó hatásaik vannak, melyek közül nem mind kedvező – ez megnehezítheti a jól működő génmanipulált növények kikísérletezését. Azonban a GH3 enzimek módosításának hatása kiszámíthatóbb, és szárazságot jobban tűrő ill. kórokozókkal szemben jobban ellenálló növények nemesítését teheti lehetővé.

Westfall megemlítette, hogy 2003-ban at indianai Purdue Egyetem egyik kutatója megállapította, hogy az egyik, rövid hajtású, de normál méretű csövet termő kukoricatörzs egy, az auxinszállítással kapcsolatos mutáció miatt alakult ki. Az alacsony kukoricák sokkal jobban tűrik a szárazságot, így a kutatók bíznak abban, hogy felfedezésük más törpe, de jól termő fajták kinemesítéséhez is vezethet majd.

Forrás: Science, Sciencedaily
, Kép

2012. július 1.

Walter P. Pfliegler

 
Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 4, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés