Forskare har upptäckt hur växter reglerar DELLA-proteiner.

Forskare från institutionen för biokemi vid Indian Institute of Sciences (IISc) har upptäckt en länge eftersökt mekanism.för att reglera tillväxten av primitiva landväxter som mossor (en grupp som inkluderar mossor och levermossor) som behölls i senare blommande växter.
Studien, publicerad i tidskriften Nature Chemical Biology, fokuserade på den icke-kanoniska regleringen av DELLA-proteiner, en huvudtillväxtregulator som undertrycker celldelning i embryofyter (landväxter).
Intressant nog saknar mossor, de första växterna som dök upp på land för ungefär 500 miljoner år sedan, GID1-receptorn, trots att de producerar fytohormonet GA. Detta väcker frågan om hur tillväxten och utvecklingen av dessa tidiga landväxter reglerades.
Med hjälp av levermossan Marchantia polymorpha som modellsystem fann forskarna att dessa primitiva växter använder ett specialiserat enzym, MpVIH, som producerar den cellulära budbäraren inositolpyrofosfat (InsP₈), för att bryta ner DELLA utan inblandning avgibberellinsyra.
Forskarna använde CRISPR-Cas9-systemet för att slå ut genen som kodar för VIH-enzymet, vilket bekräftade dess roll. Växter som saknade funktionellt VIH uppvisade allvarliga utvecklingsdefekter och morfologiska avvikelser, såsom kompakta blad, försämrad radiell tillväxt och brist på blomfoder. Dessa defekter eliminerades genom att modifiera växtgenomet för att producera endast en ände (N-terminalen) av VIH-enzymet. Med hjälp av avancerade kromatografitekniker upptäckte teamet att N-terminalen innehåller en kinasdomän som katalyserar produktionen av InsP₈.
Forskarna upptäckte att DELLA är ett av de cellulära målen för VIH-kinas. Dessutom observerade de att fenotyperna hos MpVIH-bristfälliga växter liknade de hos M. polymorpha-växter med ökat DELLA-uttryck.
”Vid det här laget var vi ivriga att förstå om DELLA-stabilitet eller aktivitet är förbättrad i MpVIH-bristfälliga växter”, säger Priyanshi Rana, förstaförfattare och doktorand i Laheys forskargrupp. I överensstämmelse med deras hypotes fann forskarna att DELLA-hämning avsevärt kan återställa de defekta tillväxt- och utvecklingsfenotyperna hos MpVIH-mutantväxter. Dessa resultat tyder på att VIH-kinas negativt reglerar DELLA och främjar växttillväxt och utveckling.
Forskning om DELLA-proteiner går tillbaka till den gröna revolutionen, då forskare omedvetet utnyttjade deras potential att skapa högavkastande halvdvärgsorter. Även om detaljerna i deras arbete var oklara vid den tiden, tillåter modern teknik forskare att manipulera funktionerna hos dessa proteiner genom genteknik, vilket effektivt ökar skördarna.