Hindistan Bilimler Enstitüsü (IISc) Biyokimya Bölümü'nden araştırmacılar, briyofitler (yosunlar ve ciğer otları dahil) gibi ilkel kara bitkilerinin kullandığı, uzun zamandır aranan bir mekanizmayı keşfettiler.bitki büyümesini düzenlemek– Bu mekanizma, daha yakın zamanlarda evrimleşmiş çiçekli bitkilerde de korunmuştur.
Nature Chemical Biology dergisinde yayınlanan çalışma, embriyonik bitkilerde (kara bitkileri) hücre bölünmesini engelleyebilen temel bir büyüme düzenleyicisi olan DELLA proteininin klasik olmayan düzenlenmesine odaklanmaktadır.
Biyokimya doçenti ve çalışmanın ortak yazarı Debabrata Laha, "DELLA bir hız kesici tümsek gibi davranır, ancak bu hız kesici tümsek sürekli mevcutsa bitki hareket edemez" diye açıklıyor. Bu nedenle, DELLA proteinlerinin parçalanması bitki büyümesini teşvik etmek için kritik öneme sahiptir. Çiçekli bitkilerde DELLA, fitohormon salgılandığında parçalanır.gibberellin (GA)DELLA baskılayıcı proteini, reseptörü GID1'e bağlanarak GA-GID1-DELLA kompleksini oluşturur. Ardından, DELLA baskılayıcı proteini ubikitin zincirlerine bağlanır ve 26S proteazom tarafından parçalanır.
İlginç bir şekilde, yosunlar yaklaşık 500 milyon yıl önce karayı kolonize eden ilk bitkiler arasındaydı. Fitohormon gibberellin (GA) üretmelerine rağmen, GID1 reseptörüne sahip değillerdir. Bu da şu soruyu gündeme getiriyor: Bu erken dönem kara bitkilerinin büyüme ve gelişimi nasıl düzenleniyordu?
Araştırmacılar, ilgili VIH genini devre dışı bırakmak için CRISPR-Cas9 sistemini kullandılar ve böylece VIH'nin rolünü doğruladılar. İşlevsel bir VIH enzimine sahip olmayan bitkiler, yoğun tallus, bozulmuş radyal büyüme ve kaliks eksikliği gibi ciddi büyüme ve gelişim kusurları ve morfolojik anormallikler sergiler. Bu kusurlar, bitki genomunun yalnızca VIH enziminin bir ucunu (N-terminali) üretecek şekilde değiştirilmesiyle düzeltildi. Gelişmiş kromatografi tekniklerini kullanan araştırma ekibi, N-terminalin InsP₈ üretimini katalize eden bir kinaz alanı içerdiğini keşfetti.
Araştırmacılar, DELLA'nın VIH kinazın hücresel hedeflerinden biri olduğunu keşfettiler. Dahası, MpVIH eksikliği olan bitkilerin fenotipinin, DELLA ekspresyonu artmış Miscanthus multiforme bitkilerinin fenotipiyle benzer olduğunu gözlemlediler.
"Bu aşamada, MpVIH eksikliği olan bitkilerde DELLA stabilitesinin veya aktivitesinin artıp artmadığını belirlemeyi dört gözle bekliyoruz," dedi Lahey'in araştırma grubunda doktora öğrencisi ve makalenin ilk yazarı Priyanshi Rana. Araştırmacılar, hipotezleriyle tutarlı olarak, DELLA inhibisyonunun MpVIH mutant bitkilerindeki büyüme ve gelişme kusurlarını önemli ölçüde düzelttiğini buldular. Bu bulgular, VIH kinazın DELLA'yı negatif olarak düzenlediğini ve böylece bitki büyümesini ve gelişimini desteklediğini göstermektedir.
Araştırmacılar, inositol pirofosfatın bu yosunda DELLA protein ekspresyonunu nasıl düzenlediğini aydınlatmak için genetik, biyokimyasal ve biyofiziksel yöntemleri birleştirdiler. Özellikle, MpVIH tarafından üretilen InsP₈, MpDELLA proteinine bağlanarak poliubikitinasyonunu teşvik eder ve bu da baskılayıcı proteinin proteazom tarafından parçalanmasına yol açar.
DELLA proteini üzerine yapılan araştırmalar, bilim insanlarının farkında olmadan yüksek verimli yarı bodur çeşitler yaratmak için bu proteinin potansiyelinden yararlandığı Yeşil Devrim'e kadar uzanmaktadır. O zamanlar etki mekanizması bilinmemekle birlikte, modern teknolojiler bilim insanlarının gen düzenleme yoluyla bu proteinin işlevini manipüle etmelerini ve böylece mahsul verimini etkili bir şekilde artırmalarını sağlamıştır.
Raha, "Nüfus artışı ve ekilebilir arazilerin azalmasıyla birlikte, ürün verimliliğini artırmak kritik önem kazandı" dedi. InsP₈ tarafından düzenlenen DELLA bozunmasının embriyonik bitkilerde yaygın olabileceği göz önüne alındığında, bu keşif, yeni nesil yüksek verimli ürünlerin geliştirilmesinin önünü açabilir.
Yayın tarihi: 31 Ekim 2025