_ Proteinele nou identificate ajută florile să se dezvolte în mod corespunzător

Florile se bazează pe o proteină nou identificată pentru a se dezvolta corespunzător cu toate organele lor, conform echipei de cercetare care a făcut descoperirea. Echipa, condusă de biologii Penn State, a identificat proteina din specia de plante model Arabidopsis și a spus că mecanismul său este probabil împărtășit între speciile de plante.

Ei au descoperit că proteina ajută la asigurarea ARN-urilor - molecule care transferă informațiile stocate. în ADN pentru a produce proteine ​​— în flori sunt procesate corespunzător. Face acest lucru împiedicând chiar și cele mai mici componente ale codului ARN să se piardă accidental înainte de a putea fi utilizate pentru a produce proteinele corespunzătoare. Unele dintre aceste proteine ​​sunt, la rândul lor, necesare pentru formarea normală a tuturor organelor florale, inclusiv a petalelor și staminelor.

Cercetătorii au demonstrat că proteina, necesară pentru dezvoltarea corespunzătoare a florilor, este implicată în procesarea ARN-urilor. pentru mii de gene și, probabil, ajută planta să răspundă la mediu.

O lucrare care descrie cercetarea a apărut în revista Nature Plants.

„Proteina pe care am identificat-o în Arabidopsis, numită GRP20 , ajută la asigurarea că mii de gene sunt îmbinate în mod corespunzător și chiar și cei mai mici exoni nu sunt ratați în acest proces de îmbinare pentru ARN-uri de reglare florale esențiale", a spus Hong Ma, titular al Catedrei Huck în Dezvoltarea și Evoluția Reproducerii plantelor și profesor de biologie în Colegiul de Științe Eberly din Penn State, care a condus echipa de cercetare.

ARN-ul poate avea propria funcție sau poate purta cod genetic folosit pentru a genera proteine. Cu toate acestea, pentru majoritatea genelor, nu toată secvența conținută în ARN este folosită pentru codificarea proteinelor. Aceste molecule de ARN trebuie mai întâi procesate, o etapă numită splicing, tăierea biților necodificatori și reunirea părților codificatoare, numite exoni.

Splicing-ul este realizat de spliceosome - mașinăria moleculară care conține mai multe proteine ​​și molecule de ARN. - și este reglementată în continuare de alte proteine ​​factor de splicing. Lungimea medie a unui exon la plante este de 180 de nucleotide — unitățile A, T, C, G care compun ADN-ul.

Acești exoni conțin de obicei secvențe specifice de nucleotide care sunt recunoscute de mașina de splicing, dar micro. exonii care cuprind 50 sau mai puține nucleotide nu au adesea aceste secvențe.

„Se cunosc relativ puține despre mecanismele care controlează procesul de splicing pentru seturi specifice de ARN-uri dincolo de procesul general de spliceosome, în special pentru cei cu microexoni. ”, a spus Ma. „Exonii scurti, din cauza lungimii lor, pot lipsi anumite secvențe care ghidează recunoașterea corectă a exonilor de către mașina de splicing.”

Pe lângă spliceosome și factorii de splicing cunoscuți, cercetătorii au prezis că există proteine ​​specializate suplimentare. pentru a se asigura că exonii scurti nu sunt ratați în procesul de îmbinare.

„GRP20 se leagă de ARN și interacționează cu spliceosome”, a spus Ma. „Am perturbat experimental gena care codifică această proteină în plantă și am constatat că peste 2.000 de gene au fost îmbinate necorespunzător în timpul dezvoltării plantei. Am văzut în mod special că lipseau microexoni din genele cunoscute a fi importanți pentru formarea organelor florale și răspunsul la schimbările de mediu. „

Cercetătorii au identificat care parte a proteinei GRP20 se leagă de moleculele de ARN și care parte interacționează cu spliceosome. Apoi au creat versiuni ale proteinei GRP20 care nu aveau fie capacitatea de legare a ARN, fie capacitatea de a interacționa cu spliceosome.

„În ambele cazuri, plantele nu au reușit să se dezvolte corespunzător din cauza lipsei microexonilor din codificarea ARN-urilor. pentru proteinele importante în dezvoltarea florilor”, a spus Ma. „Acest lucru sugerează că atât legarea ARN, cât și interacțiunea cu spliceosome sunt necesare pentru funcționarea corectă a proteinei în asigurarea includerii corespunzătoare a micro-exonilor în ARN pentru formarea normală a florilor”.

Cercetătorii au arătat în continuare că ar putea salva dezvoltarea florilor prin introducerea de proteine ​​care conțin toate porțiunile codificate de microexoni sau prin introducerea unei versiuni a genei GRP20 de la o altă specie de plante care este o rudă apropiată cu varză și rapiță.

„Descoperirea că GRP20 este un regulator esențial pentru splicing ARN ne va permite să explorăm în continuare funcția sa în reglarea altor procese moleculare, de dezvoltare și fiziologice ale plantelor”, a spus Ma. „În plus, deoarece proteina GRP20 și multe dintre genele pe care le ajută la îmbinarea în mod corespunzător sunt conservate între speciile de plante, bănuim că rolul ei este, de asemenea, conservat și intenționăm să-și exploreze funcția și, eventual, pe cea a altor proteine ​​similare, la alte specii. ."

Pe lângă Ma, echipa de cercetare include Jun Wang, Xinwei Ma, Yi Hu, Guanhua Feng și Xin Zhang de la Penn State; și Chunce Guo la Universitatea Agricolă Jiangxi din China. Colegiul Penn State Eberly of Science și Penn State Huck Institutes of the Life Sciences au susținut această cercetare.

(Fluierul)