GORK: ключ к управлению водным балансом растений

Микроскопические стимы на поверхности листьев обеспечивают газообмен и контроль водных потерь, а охранные клетки, окружающие стимы, регулируют тургор посредством ионного транспорта, где основным осмотическим солютом является ионный калий.
GORK: ключ к управлению водным балансом растений
Изображение носит иллюстративный характер

Открытие и закрытие стим происходит в ответ на внешние сигналы, такие как свет, влажность и температура, что позволяет растениям оптимизировать водный баланс и минимизировать испарения.

Канал GORK у Arabidopsis представляет собой калиевый канал с выходящей ретракцией, который активируется в процессе закрытия стим за счёт эффлюкса калия. Модификация его структуры демонстрирует потенциал для биоинженерии, направленной на повышение углеродного ассимации и улучшение водной эффективности растений.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, выполнено совместными усилиями Центра передового опыта молекулярной науки растений Китайской академии наук и Университета Глазго. Комбинированный структурный и функциональный анализ позволил детально изучить механизмы работы канала GORK.

С применением крио-электронной микроскопии были получены высокоразрешённые структуры канала в закрытом и пре-открытом состояниях. Установлено, что GORK образует гомотетрафер с доменами трансмембранного порового комплекса (PD), датчика напряжения (VSD) и цитозольными участками, включающими C-связующий домен, домен гомологии связывания циклических нуклеотидов (CNBHD) и домен с анкириновыми повторами (ANK).

Функциональный анализ выявил два критических узла сцепления: изменения на первом узле, вызванные мутациями, уменьшают энергетические барьеры активации, ускоряют процесс открытия и замедляют деактивацию, тогда как усечения на втором узле дестабилизируют взаимодействие между аминоконцом и CNBHD, способствуя пре-открытому состоянию. Лигандоподобные взаимодействия внутри домена CNBHD делают механизм открытия независимым от циклических нуклеотидов cAMP и cGMP.

Полученные данные демонстрируют многоступенчатый механизм, включающий частично независимые конформационные переходы, регулирующие активность канала. Выявленные структурные особенности открывают возможность выявления новых целей для оптимизации работы GORK с целью создания растений с улучшенной способностью к управлению водным режимом.

Новый уровень понимания механизмов работы канала GORK предоставляет практические рекомендации для разработки биоинженерных методов, направленных на повышение эффективности контроля водного баланса и углеродного ассимации, что имеет значение для устойчивости растений в изменяющихся климатических условиях.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка