اكتشف الباحثون كيف تنظم النباتات بروتينات DELLA.

اكتشف باحثون من قسم الكيمياء الحيوية في المعهد الهندي للعلوم آلية طال انتظارهالتنظيم نمو النباتات الأرضية البدائية مثل النباتات اللاوعائية (وهي مجموعة تشمل الطحالب والنباتات الكبدية) والتي تم الاحتفاظ بها في النباتات المزهرة اللاحقة.
ركزت الدراسة، التي نُشرت في مجلة Nature Chemical Biology، على التنظيم غير التقليدي لبروتينات DELLA، وهو منظم نمو رئيسي يثبط انقسام الخلايا في النباتات الجنينية (النباتات البرية).
ومن المثير للاهتمام أن النباتات اللاوعائية، وهي أول النباتات التي ظهرت على اليابسة منذ حوالي 500 مليون سنة، تفتقر إلى مستقبل GID1، على الرغم من إنتاجها للهرمون النباتي GA. وهذا يثير التساؤل حول كيفية تنظيم نمو وتطور هذه النباتات البرية المبكرة.
باستخدام نبات الكبد Marchantia polymorpha كنظام نموذجي، وجد الباحثون أن هذه النباتات البدائية تستخدم إنزيمًا متخصصًا، MpVIH، الذي ينتج الرسول الخلوي بيروفوسفات الإينوزيتول (InsP₈)، لتحليل DELLA دون تدخلحمض الجبريليك.
استخدم الباحثون نظام CRISPR-Cas9 لتعطيل الجين المسؤول عن ترميز إنزيم VIH، مؤكدين بذلك دوره. أظهرت النباتات التي تفتقر إلى إنزيم VIH الوظيفي عيوبًا نمائية شديدة وتشوهات مورفولوجية، مثل الأوراق المدمجة، وضعف النمو القطري، وغياب الكؤوس الزهرية. تم التغلب على هذه العيوب بتعديل جينوم النبات لإنتاج طرف واحد فقط (الطرف الأميني) من إنزيم VIH. وباستخدام تقنيات كروماتوغرافيا متقدمة، اكتشف الفريق أن الطرف الأميني يحتوي على نطاق كيناز يحفز إنتاج InsP₈.
اكتشف الباحثون أن بروتين DELLA هو أحد الأهداف الخلوية لكيناز VIH. علاوة على ذلك، لاحظوا أن الأنماط الظاهرية للنباتات التي تعاني من نقص MpVIH كانت مشابهة لتلك الموجودة في نباتات M. polymorpha التي تتميز بزيادة التعبير عن بروتين DELLA.
"في هذه المرحلة، كنا متحمسين لمعرفة ما إذا كان استقرار أو نشاط بروتين DELLA يزداد في النباتات التي تعاني من نقص في بروتين MpVIH"، كما صرّحت بريانشي رانا، المؤلفة الأولى للدراسة وطالبة الدراسات العليا في مجموعة لاهي البحثية. وتماشياً مع فرضيتهم، وجد الباحثون أن تثبيط بروتين DELLA يُمكن أن يُعيد بشكل ملحوظ خصائص النمو والتطور المعيبة في نباتات MpVIH الطافرة. تشير هذه النتائج إلى أن إنزيم VIH kinase يُنظّم بروتين DELLA سلبًا، مما يُعزز نمو النبات وتطوره.
يعود تاريخ الأبحاث المتعلقة ببروتينات ديلا إلى الثورة الخضراء، حين استغل العلماء، دون علمهم، إمكاناتها لإنتاج أصناف شبه قزمية عالية الإنتاجية. ورغم أن تفاصيل عملهم لم تكن واضحة آنذاك، فإن التكنولوجيا الحديثة تُمكّن العلماء من التلاعب بوظائف هذه البروتينات عبر الهندسة الوراثية، مما يزيد غلة المحاصيل بشكل فعّال.