Forskere fra Institut for Biokemi ved Indian Institute of Sciences (IISc) har opdaget en længe eftersøgt mekanisme, der bruges af primitive landplanter som bryophytter (herunder mosser og levermoser) til atregulere plantevækst– en mekanisme, der også er bevaret i nyere udviklede blomstrende planter.
Studiet, der er offentliggjort i tidsskriftet Nature Chemical Biology, fokuserer på den ikke-klassiske regulering af DELLA-proteinet, en mastervækstregulator, der kan hæmme celledeling i embryonale planter (landplanter).
"DELLA fungerer som et fartbump, men hvis dette fartbump er konstant til stede, kan planten ikke bevæge sig," forklarer Debabrata Laha, lektor i biokemi og medforfatter til studiet. Derfor er nedbrydningen af DELLA-proteiner afgørende for at fremme plantevækst. I blomstrende planter nedbrydes DELLA, når fytohormonetgibberellin (GA)binder sig til sin receptor GID1 og danner GA-GID1-DELLA-komplekset. Efterfølgende binder DELLA-repressorproteinet sig til ubiquitinkæder og nedbrydes af 26S-proteasomet.
Interessant nok var mosser blandt de første planter, der koloniserede land for cirka 500 millioner år siden. Selvom de producerer fytohormonet gibberellin (GA), mangler de GID1-receptoren. Dette rejser spørgsmålet: hvordan blev væksten og udviklingen af disse tidlige landplanter reguleret?
Forskerne brugte CRISPR-Cas9-systemet til at slå det tilsvarende VIH-gen ud og bekræftede dermed VIH's rolle. Planter, der mangler et funktionelt VIH-enzym, udviser alvorlige vækst- og udviklingsdefekter og morfologiske abnormiteter, såsom tæt thallus, nedsat radial vækst og mangel på bægerblade. Disse defekter blev korrigeret ved at modificere plantegenomet til kun at producere den ene ende (N-terminalen) af VIH-enzymet. Ved hjælp af avancerede kromatografiteknikker opdagede forskerholdet, at N-terminalen indeholder et kinasedomæne, der katalyserer produktionen af InsP₈.
Forskerne opdagede, at DELLA er et af de cellulære mål for VIH-kinase. Desuden observerede de, at fænotypen af MpVIH-defekte planter lignede den hos Miscanthus multiforme-planter med øget DELLA-ekspression.
"På nuværende tidspunkt er vi ivrige efter at afgøre, om DELLA-stabilitet eller -aktivitet er forbedret i MpVIH-defekte planter," sagde Priyanshi Rana, ph.d.-studerende i Laheys forskergruppe og artiklens førsteforfatter. I overensstemmelse med deres hypotese fandt forskerne, at DELLA-hæmning signifikant gendannede vækst- og udviklingsdefekterne i MpVIH-mutantplanter. Disse fund tyder på, at VIH-kinase negativt regulerer DELLA og derved fremmer plantevækst og -udvikling.
Forskerne kombinerede genetiske, biokemiske og biofysiske metoder for at belyse den mekanisme, hvormed inositolpyrofosfat regulerer DELLA-proteinekspression i denne bryophyt. Specifikt binder InsP₈, produceret af MpVIH, sig til MpDELLA-proteinet, hvilket fremmer dets polyubiquitinering, hvilket igen fører til nedbrydning af dette repressorprotein af proteasomet.
Forskning i DELLA-proteinet går tilbage til den Grønne Revolution, hvor forskere ubevidst udnyttede dets potentiale til at skabe højtydende semi-dværgsorter. Selvom dets virkningsmekanisme var ukendt på det tidspunkt, har moderne teknologier gjort det muligt for forskere at bruge genredigering til at manipulere proteinets funktion og dermed effektivt øge afgrødeudbyttet.
"Med befolkningstilvækst og faldende agerjord er det blevet afgørende at øge afgrødeudbyttet," sagde Raha. I betragtning af at InsP₈-reguleret DELLA-nedbrydning kan være udbredt i embryonale planter, kan denne opdagelse bane vejen for udviklingen af næste generations højtydende afgrøder.
Opslagstidspunkt: 31. oktober 2025