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.
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.
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.
