На цій красивій картинці ми бачимо дуже збільшені насіннячка арабідопсісу (він же різушка, він же гусимка, він же науково Arabidopsis). Це дуже популярний у молекулярній біології об’єкт досліджень, а його геном був прочитаний (з рослин) першим. Чудове макрозображення авторства Dennis Kunkel, і якщо ви ще не знайомі із ним, можете знайти його сайт із десятками не менш прекрасних фотографій.

Проростання насіння є ключовим та критичним моментом життєвого циклу рослин. Для початку розвитку зародку необхідно дотримати ряд умов, з яких, очевидно, найбільш важливими є температура та вологість. Досі ми не дуже уявляли собі, саме насінина визначає, чи достатньо води для початку росту.

Новітнє дослідження, опубліковане у журналі Cell, проливає трохи світла на цю проблему. Учені виявили ген FLOE1, чий білок бере участь у сприйнятті вологості, причому у досить незвичний спосіб. Ці білкові молекули мають високу схильність до злипання у водному середовищі. Щось подібне до того, як частинки олії з водної емульсії збираються у великі краплини. Білок FLOE1 інтенсивно синтезується під час розвитку насінин. Надалі по мірі їх висихання частинки білку з конденсованої, злиплої форми переходят у розподілену. В такому стані цей білок гальмує життєдіяльність насінини, унеможливлюючи проростання без достатньої кількості води.

Якщо цей ген виключити, інтенсивність проростання насінин стрімко зростає – вони перестають слідкувати за достатністю вологи. Механізм такого блокування поки незрозумілий.

Цікаво, що таке “злипання” білків трапляється і в інших організмів, наприклад, ссавців. Ті, хто добре вчив шкільну біологію, повинні впізнати пріонну властивість. Проте, накопичення конденсованих білків у наших клітинах веде до погіршення їхньої функцій та супроводжує розвиток патологій – пріонних інфекцій, нейродегенеративних хвороб (Паркінсона, Альцгеймера) тощо. У рослин, схоже, все не так.

Учені не лише відкрили цей механізм, а й виявили, які саме ділянки молекул відповідають за злипальну здатність. Тепер можна направлено модифікувати структуру відповідних генів та конструювати генетично модифіковані росини із корисними для сільского господарства властивостями.

Джерело: Dorone Y, Boeynaems S, Flores E, Jin B, Hateley S, Bossi F, Lazarus E, Pennington JG, Michiels E, De Decker M, Vints K, Baatsen P, Bassel GW, Otegui MS, Holehouse AS, Exposito-Alonso M, Sukenik S, Gitler AD, Rhee SY. A prion-like protein regulator of seed germination undergoes hydration-dependent phase separation. Cell. 2021 Aug 5;184(16):4284-4298.e27. doi: 10.1016/j.cell.2021.06.009