Лаборатория физиологических и молекулярных механизмов адаптации; Лаборатория сигнальных систем контроля онтогенеза им. академика М.Х. Чайлахяна; Лаборатория экспрессии генома растений
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
Лаборатория физиологических и молекулярных механизмов адаптации
Лаборатория сигнальных систем контроля онтогенеза
им. академика М.Х. Чайлахяна
Лаборатория экспрессии генома растений
Wageningen University & Research
Научное достижение: Обнаружено, что универсальный стрессовый белок GRUSP вовлечен в гиббереллин-зависимую индукцию прорастания и цветения растений Arabidopsis.
Авторы: Горшкова Д.С. (ИФР РАН), Гетман И.А. (ИФР РАН), Кузнецов Вл.В. (ИФР РАН), Пожидаева Е.С. (ИФР РАН), Сергеева Л.И. (Wageningen University & Research, Вагенинген, Нидерланды).
Опубликовано в:
- Горшкова Д.С., Пожидаева Е.С. Влияние фитогормонов на экспрессию генов USP в проростках Arabidopsis thaliana // Вестник Московского университета, 2021. Т. 76. № 4. С. 241-249. РИНЦ — 1,012.
- Gorshkova, D.S., Pojidaeva, E.S. Members of the Universal Stress Protein Family are Indirectly Involved in Gibberellin-Dependent Regulation of Germination and Post-Germination Growth. Russ J Plant Physiol 68, 451–462 (2021). https://doi.org/10.1134/S1021443721030055 Q2, IF 1.608.
- Gorshkova, D.S., Getman, I.A., Sergeeva, L.I. et al. GRUSP, an Universal Stress Protein, Is Involved in Gibberellin-dependent Induction of Flowering in Arabidopsis thaliana. Dokl Biochem Biophys 499, 233–237 (2021). https://doi.org/10.1134/S1607672921040062 Q4, IF 0.788.
Универсальные стрессовые белки (Universal Stress Proteins, USP) относятся к обширной, но до сих пор малоизученной у растений группе белков. В ходе их анализа у Arabidopsis thaliana нами был составлен наиболее полный перечень белков USP, включающий в себя 91 белковую последовательность, соответствующую 56 генам. Все идентифицированные гены USP характеризовались специфичным профилем экспрессии в зависимости от стадии развития. Кроме того, были выявлены гены USP, чья транскрипция находится под дифференциальным контролем фитогормон-зависимых факторов [1]. Ожидаемо экспрессия большинства из них индуцировалась в присутствии абсцизовой кислоты (АБК), этилена и метилжасмоната — гормонов, участвующих в формировании устойчивости растений к стрессу. В то же время ауксины и гиббереллины (ГК) подавляли экспрессию большинства изученных генов USP. Это принципиально новая информация, которая, с одной стороны, подтверждает, что функциональная активность белков USP растений по аналогии с бактериальными гомологами ассоциирована со стрессом. С другой стороны, USP могут вовлекаться в процессы морфогенеза, находящиеся под контролем тех же гормонов.
Подтверждением всего сказанного является охарактеризованный в ходе наших исследований белок GRUSP (Germination-Related USP), кодируемый геном At3g58450. С использованием трансгенных растений установлена взаимосвязь между GRUSP и подавлением АБК-зависимых ответов при прорастании семян, а также изменениями в метаболизме ГК в ходе развития проростков. Нарушения этих процессов в линиях, дефицитных по белку GRUSP, привели к подавлению сигналов, инициирующих прорастание и цветение [2, 3]. В частности, обнаружена выраженная репрессия экспрессии флорального индуктора FT из-за повышенного накопления в трансгенных растениях grusp флорального репрессора FLC [3]. Наши результаты свидетельствуют, что GRUSP является новым регуляторным компонентом в сигнальных путях и может играть важную роль во взаимосвязи сигнальных путей различных фитогормонов.
Рисунок: Фенотип растений дикого типа (Col-0) и мутанта grusp-115 в условиях роста на длинном дне, соответствующий (1) — 23, (2) — 34 и (3) — 42 дням роста после стратификации (слева), демонстрирующий отставание в зацветании grusp-115. Относительный уровень экспрессии генов FT и FLC в листьях Col-0 и grusp-115 на разных стадиях роста (справа).