Hindistan Bilimler Enstitüsü (IISc) Biyokimya Bölümü'ndeki araştırmacılar, briyofitler (yosunlar ve ciğer otları dahil) gibi ilkel kara bitkileri tarafından kullanılan uzun zamandır aranan bir mekanizmayı keşfettiler.bitki büyümesini düzenlemek– daha yakın zamanda evrimleşen çiçekli bitkilerde de korunan bir mekanizma.
Nature Chemical Biology dergisinde yayımlanan araştırma, embriyonik bitkilerde (kara bitkileri) hücre bölünmesini engelleyebilen ana büyüme düzenleyicisi olan DELLA proteininin klasik olmayan düzenlenmesine odaklanıyor.
"DELLA bir hız tümseği gibi davranır, ancak bu hız tümseği sürekli mevcutsa bitki hareket edemez," diye açıklıyor çalışmanın ortak yazarı ve biyokimya doçenti Debabrata Laha. Bu nedenle, DELLA proteinlerinin parçalanması bitki büyümesini desteklemek için kritik öneme sahiptir. Çiçekli bitkilerde DELLA, fitohormongibberellin (GA)reseptörü GID1'e bağlanarak GA-GID1-DELLA kompleksini oluşturur. Daha sonra, DELLA baskılayıcı protein ubikitin zincirlerine bağlanır ve 26S proteazom tarafından parçalanır.
İlginçtir ki, briyofitler yaklaşık 500 milyon yıl önce karaya yerleşen ilk bitkiler arasındaydı. Fitohormon gibberellin (GA) üretmelerine rağmen, GID1 reseptöründen yoksundurlar. Bu da şu soruyu gündeme getiriyor: Bu ilk kara bitkilerinin büyümesi ve gelişimi nasıl düzenlenmişti?
Araştırmacılar, ilgili VIH genini devre dışı bırakmak için CRISPR-Cas9 sistemini kullanarak VIH'nin rolünü doğruladılar. İşlevsel bir VIH enziminden yoksun bitkiler, yoğun talus, bozulmuş radyal büyüme ve kaliks eksikliği gibi ciddi büyüme ve gelişim kusurları ve morfolojik anormallikler sergiler. Bu kusurlar, bitki genomunun VIH enziminin yalnızca bir ucunu (N-terminusu) üretecek şekilde değiştirilmesiyle düzeltildi. Araştırma ekibi, gelişmiş kromatografi teknikleri kullanarak, N-terminusun InsP₈ üretimini katalize eden bir kinaz alanı içerdiğini keşfetti.
Araştırmacılar, DELLA'nın VIH kinazının hücresel hedeflerinden biri olduğunu keşfettiler. Ayrıca, MpVIH eksikliği olan bitkilerin fenotipinin, DELLA ekspresyonunda artış olan Miscanthus multiforme bitkilerine benzer olduğunu gözlemlediler.
Lahey'in araştırma grubunda doktora öğrencisi ve makalenin başyazarı Priyanshi Rana, "Bu aşamada, DELLA stabilitesinin veya aktivitesinin MpVIH eksikliği olan bitkilerde artıp artmadığını belirlemek istiyoruz," dedi. Hipotezleriyle uyumlu olarak, araştırmacılar DELLA inhibisyonunun MpVIH mutant bitkilerindeki büyüme ve gelişme kusurlarını önemli ölçüde düzelttiğini buldular. Bu bulgular, VIH kinazının DELLA'yı negatif yönde düzenleyerek bitki büyümesini ve gelişimini desteklediğini göstermektedir.
Araştırmacılar, inositol pirofosfatın bu briyofitte DELLA protein ekspresyonunu nasıl düzenlediğini açıklamak için genetik, biyokimyasal ve biyofiziksel yöntemleri birleştirdiler. Özellikle, MpVIH tarafından üretilen InsP₈, MpDELLA proteinine bağlanarak poliübikitinasyonunu teşvik eder ve bu da bu baskılayıcı proteinin proteazom tarafından parçalanmasına yol açar.
DELLA proteini üzerine yapılan araştırmalar, bilim insanlarının bilmeden yüksek verimli yarı bodur çeşitler yaratma potansiyelini kullandığı Yeşil Devrim'e kadar uzanıyor. Etki mekanizması o zamanlar bilinmese de, modern teknolojiler bilim insanlarının gen düzenlemesini kullanarak bu proteinin işlevini değiştirmelerine ve böylece ürün verimini etkili bir şekilde artırmalarına olanak sağladı.
Raha, "Nüfus artışı ve ekilebilir arazilerin daralmasıyla birlikte, ürün verimini artırmak kritik hale geldi," dedi. InsP₈ düzenlemeli DELLA bozunmasının embriyonik bitkilerde yaygın olabileceği göz önüne alındığında, bu keşif, yeni nesil yüksek verimli ürünlerin geliştirilmesinin önünü açabilir.
Gönderim zamanı: 31-Eki-2025