Watafiti hugundua utaratibu wa udhibiti wa protini ya DELLA katika mimea.

Watafiti kutoka Idara ya Biokemia katika Taasisi ya Sayansi ya India (IISc) wamegundua utaratibu uliotafutwa kwa muda mrefu unaotumiwa na mimea ya asili ya ardhini kama vile bryophytes (ikiwa ni pamoja na mosses na liverworts) ilikudhibiti ukuaji wa mimea- utaratibu ambao pia umehifadhiwa katika mimea ya maua iliyobadilika hivi karibuni.

Utafiti huo, uliochapishwa katika jarida la Nature Chemical Biology, unazingatia udhibiti usio wa kawaida wa protini ya DELLA, mdhibiti mkuu wa ukuaji ambao unaweza kuzuia mgawanyiko wa seli katika mimea ya kiinitete (mimea ya ardhini).
"DELLA hufanya kazi kama kikwazo cha kasi, lakini ikiwa kikwazo hiki cha kasi kipo kila wakati, mmea hauwezi kusogea," anaelezea Debabrata Laha, profesa msaidizi wa biokemia na mwandishi mwenza wa utafiti huo. Kwa hivyo, uharibifu wa protini za DELLA ni muhimu kwa kukuza ukuaji wa mimea. Katika mimea inayochanua maua, DELLA huharibika wakati phytohormone inapoanza kuota.gibberellin (GA)Hufungamana na kipokezi chake GID1, na kutengeneza mchanganyiko wa GA-GID1-DELLA. Baadaye, protini ya kukandamiza DELLA hufungamana na minyororo ya ubiquitin na huharibiwa na proteasome ya 26S.
Cha kufurahisha ni kwamba bryophytes walikuwa miongoni mwa mimea ya kwanza kutawala ardhi, takriban miaka milioni 500 iliyopita. Ingawa hutoa gibberellin ya phytohormone (GA), hawana kipokezi cha GID1. Hii inazua swali: ukuaji na ukuaji wa mimea hii ya awali ya ardhi ulidhibitiwaje?
Watafiti walitumia mfumo wa CRISPR-Cas9 kuondoa jeni sambamba la VIH, na hivyo kuthibitisha jukumu la VIH. Mimea isiyo na kimeng'enya cha VIH kinachofanya kazi inaonyesha kasoro kubwa za ukuaji na ukuaji na kasoro za kimofolojia, kama vile thallus mnene, ukuaji wa radial ulioharibika, na ukosefu wa calyx. Kasoro hizi zilirekebishwa kwa kurekebisha jenomu ya mmea ili kutoa ncha moja tu (N-terminus) ya kimeng'enya cha VIH. Kwa kutumia mbinu za hali ya juu za kromatografia, timu ya utafiti iligundua kuwa N-terminus ina eneo la kinase linalochochea uzalishaji wa InsP₈.
Watafiti waligundua kwamba DELLA ni mojawapo ya shabaha za seli za VIH kinase. Zaidi ya hayo, waliona kwamba aina ya mimea isiyo na MpVIH ilikuwa sawa na ile ya mimea ya Miscanthus multiforme yenye ongezeko la usemi wa DELLA.
"Katika hatua hii, tuna hamu ya kubaini kama utulivu au shughuli za DELLA zinaimarishwa katika mimea yenye upungufu wa MpVIH," alisema Priyanshi Rana, mwanafunzi wa udaktari katika kundi la utafiti la Lahey na mwandishi wa kwanza wa karatasi hiyo. Sambamba na dhana yao, watafiti waligundua kuwa kizuizi cha DELLA kilirejesha kwa kiasi kikubwa kasoro za ukuaji na ukuaji katika mimea iliyobadilishwa ya MpVIH. Matokeo haya yanaonyesha kwamba VIH kinase inadhibiti vibaya DELLA, na hivyo kukuza ukuaji na ukuaji wa mimea.
Watafiti walichanganya mbinu za kijenetiki, kibiokemikali, na kibiofizikia ili kufafanua utaratibu ambao pyrophosphate ya inositol hudhibiti usemi wa protini ya DELLA katika bryophyte hii. Hasa, InsP₈, inayozalishwa na MpVIH, hufungamana na protini ya MpDELLA, na kukuza polyubiquitination yake, ambayo husababisha uharibifu wa protini hii ya kukandamiza na proteasome.
Utafiti kuhusu protini ya DELLA ulianza wakati wa Mapinduzi ya Kijani, wakati wanasayansi bila kujua walitumia uwezo wake kuunda aina za nusu-kibete zenye mavuno mengi. Ingawa utaratibu wake wa utendaji haukujulikana wakati huo, teknolojia za kisasa zimewawezesha wanasayansi kutumia uhariri wa jeni kudhibiti utendaji wa protini hii, na hivyo kuongeza mavuno ya mazao kwa ufanisi.
"Kwa ukuaji wa idadi ya watu na kupungua kwa ardhi ya kilimo, ongezeko la mavuno ya mazao limekuwa muhimu sana," Raha alisema. Kwa kuzingatia kwamba uharibifu wa DELLA unaodhibitiwa na InsP₈ unaweza kuenea katika mimea ya vijusi, ugunduzi huu unaweza kufungua njia ya maendeleo ya mazao ya kizazi kijacho yenye mavuno mengi.