Как растения эпигенетически контролируют свою химическую защиту?

Растения создают огромное количество химических веществ, чтобы защитить себя от хищников и патогенов. Эти ботанические соединения, насчитывающие сотни тысяч различных вариаций, часто обладают лечебными свойствами, полезными для здоровья человека. Однако механизмы, лежащие в основе их биосинтеза, до недавнего времени оставались малоизученными.
Как растения эпигенетически контролируют свою химическую защиту?
Изображение носит иллюстративный характер

Исследователи под руководством профессора Клода Беккера, генетика из факультета биологии Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU), в сотрудничестве с Институтом молекулярной физиологии растений Макса Планка в Гольме и Университетом Хоэнхайма, совершили прорыв в понимании того, как растения семейства пасленовых производят ценные фармацевтические соединения — витанолиды. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Витанолиды — это стероиды с полезными для здоровья свойствами, производимые многими растениями семейства пасленовых. Команда исследователей идентифицировала генный кластер в физалисе серо-зеленом (Physalis grisea), ответственный за производство этих соединений. Генный кластер представляет собой группу генов, расположенных близко друг к другу, которые кодируют различные ферменты, действующие в последовательном биосинтетическом пути. Такое тесное расположение обеспечивает скоординированную регуляцию и наследование.

Особенно интересным открытием стало то, что в процессе эволюции этот генный кластер подвергся дупликации, что привело к появлению двух похожих, но функционально различных кластеров. Один из них активен только в корне растения, а другой — в надземных тканях. Это разделение функций позволяет растению создавать различные химические защитные соединения в разных частях своего организма.

Исследователи обнаружили, что две версии кластера демонстрируют различия в локальной структуре ДНК и химических модификациях. Это эпигенетическое «разделение» вероятно позволяет растению производить разные химические защитные соединения в корнях и надземных тканях, оптимизируя защиту от различных угроз, с которыми сталкиваются разные части растения.

Сравнительный геномный анализ показал, что кластер генов, ответственный за производство витанолидов, высоко консервативен в семействе пасленовых, но отсутствует в роде, содержащем томаты и картофель. Дупликация, приведшая к двум версиям кластера, специфична для подсемейства Physalis и близкородственных родов.

Это исследование предоставляет первоначальное понимание того, как происходит биосинтез витанолидов, и иллюстрирует эпигенетическую регуляцию для тканеспецифичного производства защитных соединений. Полученные знания открывают путь для создания альтернативных пестицидов и новых терапевтических средств на основе витанолидов.

Профессор Клод Беккер подчеркнул значимость исследования, назвав его «важным первым шагом для потенциальной разработки производных альтернативных пестицидов и новых терапевтических средств». Это исследование не только расширяет наше понимание механизмов защиты растений, но и создает основу для возможного модифицирования этих защитных механизмов в будущем, что может иметь значительные практические применения в сельском хозяйстве и медицине.


Новое на сайте

19989Шесть историй, которые умещаются на ладони 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного 19973Почему ИИ-инфраструктура стала новой целью хакеров быстрее, чем ждали все?
Ссылка