Logo bio-infomedia.ro

Proteină ce activează răspunsul plantei la lipsa azotului

Zonele colorate în albastru ale acestei plante conțin proteina CEPH, care activează proteina transportatoare de nitrat NRT2.1 ca răsuns la dificiența în azot. | Foto: YOSHIKATSU MATSUBAYASHI
  • Cercetătorii din Japonia au identificat la plante o enzimă care joacă un rol cheie în activarea mecanismului de absorbție a nitraților ca răspuns la deficiența de azot din mediu.
  • Această enzimă, denumită fosfataza indusă de CEPD, activează proteina NRT2.1 (o proteină cu rol important în cadrul sistemului de transport cu afinitate înaltă) prin îndepărtarea unei grupări fosfat dintr-o locație specifică.

Nitrații (azotații) sunt compuși esențiali pentru creșterea plantelor, astfel încât acestea și-au dezvoltat mecanisme sofisticate pentru a asigura o absorbție suficientă de nitrați din mediul înconjurător. Într-un nou studiu publicat în Nature Plants, cercetătorii de la Universitatea din Nagoya, Japonia, au identificat o enzimă care joacă un rol cheie în activarea mecanismului de absorbție a nitraților ca răspuns la lipsa azotului. Această descoperire explică modul în care plantele își asigură necesarul de azot în mediile ostile, deschizând noi uși pentru îmbunătățirea agriculturii în astfel de zone.

Atunci când nivelurile de nitrați sunt suficiente în mediul înconjurător, planta își asigură necesarul de nitrat prin intermediul sistemului de transport cu afinitate redusă. Însă atunci când nitrații devin insuficienți în mediu, planta trece la un mecanism de absorbție mai puternic, numit sistemul de transport cu afinitate înaltă. La plantele din genul Arabidopsis, care deseori sunt folosite ca organisme-model în studiile de biologia plantelor, proteina NRT2.1 joacă un rol important în cadrul sistemului de transport cu afinitate înaltă. În mod interesant, atunci când plantele Arabidopsis sintetizează proteina NRT2.1, ele produc inițial o proteină inactivă, care apoi este activată când sistemul de transport cu afinitate înaltă este necesar.

Această sinteză a unei proteine nefuncționale care poate fi activată ulterior l-a intrigat pe dr. Yoshikatsu Matsubayashi, de la Universitatea din Nagoya, care vede o anumită logică în această sinteză proteică preparatorie. Proteinele nu pot fi sintetizate atunci când există deficiență în azot, spune cercetătorul. Cu alte cuvinte, plantele trebuie să sintetizeze proteinele implicate în sistemul de transport cu afinitate înaltă înainte ca o deficiență în azot să necesite utilizarea acestor proteine, deoarece lipsa azotului face dificilă sinteza unor noi proteine. Pentru a înțelege mai bine acest sistem remarcabil, dr. Matsubayashi și colegii săi și-au propus să identifice proteina care activează NRT2.1 ca răspuns la lipsa azotului.

Studiile anterioare au arătat că o peptidă denumită CEP, întâlnită în rădăcinile plantelor, joacă un rol important în activarea căilor biochimice care răspund la lipsa azotului, ceea ce a determinat cercetătorii să se concentreze pe investigarea CEP și a căii CEPD. Experimentele au scos în evidență proteina denumită At4g32950. Cercetătorii au descoperit că această proteină răspunde la lipsa azotului prin activarea proteinei NRT2.1. Activarea se realizează prin îndepărtarea unei grupări fosfat dintr-o locație specifică a NRT2.1, astfel că cercetătorii s-au decis să acorde proteinei At4g32950 o altă denumire: fosfataza indusă de CEPD (pe scurt, CEPH).

CEPH se găsește, în principal, în celulele apropiate de suprafața rădăcinilor plantelor Arabidopsis, ceea ce reprezintă o localizare optimă pentru activarea unui sistem care a evoluat pentru absorbția rapidă a nitraților din mediu. Cum era de așteptat, utilizarea metodelor de laborator pentru inactivarea genei care codifică CEPH a afectat capacitatea plantelor Arabidopsis de a utiliza sistemul de transport de afinitate înaltă pentru absorbția rapidă a azotului, ceea ce a făcut ca plantele modificate să aibă niveluri mai reduse de nitrați și să crească mai puțin.

Luate împreună, aceste rezultate arată că CEPH joacă un rol esențial în răspunsul plantei la lipsa azotului, prin activarea proteinei NRT2.1. Dr. Matsubayashi vede un potențial considerabil în CEPH ca unealtă de inginerie genetică. Îmbunătățirea artificială a activității CEPH ar putea permite oamenilor de știință să creeze plante care să crească chiar și pe soluri cu un nivel redus de nutrimente,, spune dr. Matsubayashi.

Source Sursa: www.phys.org
Text: Universitatea din Nagoya



Din aceeași categorie