Çiçek oluşturmak için gereken beklenmedik protein etkileşimleri

 Yok etmek için yapılan bir protein, çiçek oluşturmak için işbirliğine dönüşür.

Tam zamanlı istihdama ek olarak fazladan bir işe girmek olan ek iş yapmanın artıları ve eksileri hararetle tartışılıyor. Ancak biyolojide, tek tek proteinler genellikle birden çok işlevi yerine getirdiğinden, ek iş yapmak alışılmadık bir durum değildir. Uzun yıllar boyunca, bilim adamları Olağandışı Çiçek Organı (UFO) proteininin ek iş yaptığını biliyorlardı.

Proteinin yapısına bağlı olarak, bitkilerdeki rolünün, yıkım için proteinleri hedef aldığı düşünülmektedir. Ancak çiçek oluşumuna yardımcı olmak için Leafy (LFY) proteini ile de çalışır. Fransa'dan bilim adamlarından oluşan bir ekip şimdi bu proteinin nasıl iki rol üstlendiğine ışık tuttu.

Çiçekler ve bir UFO

Çiçek oluşumu söz konusu olduğunda, Leafy (LFY) proteini gerçek bir işgücüdür. Çiçekler, çanak yapraklar, taç yapraklar, stamenler ve karpeller adı verilen halkalar halinde düzenlenmiş parçalardan yapılır. Tek başına veya diğer proteinlerle kombinasyon halinde hareket eden LFY proteini, bu parçaların her birini oluşturmak için gerekli olan genleri aktive etmekten sorumludur. LFY, yaprakları ve stamenleri oluşturmaya yardımcı olmak için UFO ile birleşir.

Çalışmanın baş yazarı CNRS ve Grenoble Alpes Üniversitesi'nden François Parcy'ye göre, UFO-LFY mekanizmasını çözmenin 25 yıldan uzun sürmesinin nedeni "UFO proteininin yanıltıcı doğası"ydı.

UFO, diğer proteinlerin seviyelerini düzenleyen, F-box alanı adı verilen bir amino asit modeli ile karakterize edilen yaklaşık 700 proteinlik bir gruba aittir. Parcy, UFO'nun diğer proteinleri yok edilmek üzere işaretlediğini söyledi: "Degradasyon için seçilen bir proteinin üzerine kimyasal bir işaret koyuyor. Bir protein işaretlenir işaretlenmez, [a] proteazom adı verilen [bazı] hücre makineleri işareti tanır ve proteini yüzlerce parçaya ayırır.”

Dolayısıyla, UFO'nun LFY'yi de yıkım için işaretlemesini bekleyebilirsiniz. "Normalde LFY proteinini de bozmalıdır. Bununla birlikte, LFY söz konusu olduğunda, UFO'nun tamamen farklı bir işlevi olduğunu bulduk - DNA'nın yalnızca LFY tarafından erişilemeyen bir bölgesine bağlanmak, "dedi Parcy.

LFY ve UFO bir araya geldiklerinde, taç yaprakları ve erkek organların oluşumu için gerekli olan genlerin yakınındaki DNA'ya yapışırlar.

Parcy ve ekibi araştırmalarına dört yıl önce UFO proteinini böcek hücrelerinde büyük miktarlarda üreterek başladılar. Parcy, "UFO yapay olarak üretilmesi en zor proteinlerden biri olduğu için oldukça zorlayıcıydı" dedi.

Çiçeklerin Olduğu Her Yerde

UFO'nun LFY ile çalışmak için diğer proteinleri yok etmesine gerek olmadığı ortaya çıktı. "Daha sonra, ortak proteinlerin bozulmasını tetiklemekten sorumlu F-box alanını kaldırarak onu değiştirdik. Şaşırtıcı bir şekilde, varsayılan ana işlevini ortadan kaldırmasına rağmen, proteinin LFY proteini ile hala iyi çalıştığını öğrendik" dedi Parcy. Deney, UFO proteininin, proteinleri yok etmek için hedeflemenin ötesinde başka bir işlevi yerine getirdiğini ortaya çıkardı.

Bu ek işlev, Leafy'nin yapıştığı DNA dizilerini değiştirmeyi içeriyor gibi görünüyor. Araştırmacılar, kriyo-elektron mikroskobu kullanarak LFY, UFO ve bağlandıkları DNA bölgeleri arasındaki etkileşimin 3 boyutlu yapısını elde ettiler. Parcy'ye göre, UFO ve LFY birlikte hareket ettiklerinde, petal ve ercik oluşumundan sorumlu DNA bölgelerine yapışabilirler. Bu proteinlerin hiçbiri kendi başına bu DNA'ya yapışamaz.

"Bu, her proteinin DNA bölgesine zayıf bir şekilde dokunma kapasitesine sahip olmasına rağmen, birleştirildiğinde güçlerini artırdığı ve yeni bir DNA motifi ile etkileşime girdiği anlamına gelir" dedi.

LFY-UFO ilişkisi tüm çiçekli bitkilerde mevcuttur. Pirinçte de iki protein, LFY ve UFO, DNA'nın yeni bölgelerini bağlamalarını sağlamak için birbirine yapışır, bu da bitkinin tahılını tutan salkım adı verilen kısmının gelişmesiyle sonuçlanır.

Bunun burada ne işi var?

Parcy'ye göre, UFO proteininin neden LFY ile etkileşiminde herhangi bir rol oynamayan F-box alanına sahip olmaya devam ettiğini bilmiyoruz.

“Bu alan tamamen işe yaramaz olsaydı, evrim tarafından ortadan kaldırılırdı. Hâlâ mevcut olması, keşfedilmeyi bekleyen bir role sahip olduğu anlamına gelir. Belki de UFO'nun diğer proteinleri parçalamada bir rolü vardır. Henüz bilmiyoruz. Ancak kesin olarak söyleyebileceğimiz şey, taç yaprakları ve ercik yapmak için bu işleve gerek olmadığıdır” dedi Parcy.

Ancak, çiçekleri çevreleyen tek gizem bu değil. Büyük bilmecelerden biri, özellikle LFY ve UFO ilişkisinin ilk çiçekten önceye ait göründüğü göz önüne alındığında, çiçeklerin kökenini neyin tetiklediğidir. "Çalışmamız, bu işbirliği mekanizmasının, iğne yapraklılar gibi açık tohumlularda ve eğrelti otlarında zaten mevcut olduğunu ima ediyor. Çiçek yokken başka bir rolü olmalı” dedi Parcy.

130 milyon yıldan daha uzun bir süre önce çiçeklerin kökenini neyin tetiklediğine dair hipotezler olsa da, cevap belirsizliğini koruyor.

UFO, ek iş yapan tek protein değil. Birmingham Üniversitesi'nde bitki bilimleri profesörü olan Christine Foyer'e göre, birçok protein, kendileri için ilk kez tanımlanana ek olarak önemli işlevlere de hizmet ediyor.

Foyer, "Proteinler, modifikasyon açısından muazzam plastisiteye ve hücredeki farklı bölmeler arasında hareket etme kapasitesine sahip karmaşık moleküllerdir. Ay ışığının faydaları, bir proteinin nasıl düzenlendiğine bağlı olarak birden fazla işleve hizmet edebilmesidir" dedi. araştırmanın bir parçası.