Як рослини захищаються від ультрафіолету
Відео: Ультрафіолет в теплиці
З незапам`ятних часів для захисту від ультрафіолету рослини користуються цікавим білком, який поєднує в собі функції УФ-чутливого сенсора і генетичного регулятора, який контролює роботу понад сотні генів.
Відео: Галілео. Експеримент. Ультрафіолет / Experiment: Ultraviolet
Пірамідні зв`язку між триптофану субодиниць білка UVR8 (ілюстрація авторів дослідження).
Відео: Ультрафіолетове випромінювання
Рослини, як і ми, чутливі до ультрафіолету: УФ-випромінювання пошкоджує білки і ДНК, що може привести до самих різних негативних наслідків. Але у рослин, на відміну від нас, немає ні ніг, щоб сховатися в тінь, ні крему для засмаги. Проте у них є ефективна система захисту від ультрафіолету, ключову роль в якій грає білок UVR8.
Відео: Саморобна УФ лампа, запуск без штатного дроселя
Його роль була визначена 10 років тому, коли вдалося отримати рослини з мутованим геном UVR8. Такі рослини вкрай погано росли, якщо на них падало світло з ультрафіолетом В: саме цей різновид УФ-випромінювання «спалює» нам шкіру. Вдалося з`ясувати, що UVR8 регулює активність більше сотні генів, які разом прикривають рослина від згубного ефекту ультрафіолету. Але найдивнішим якістю білка виявилося те, що він одночасно виконує абсолютно різні функції - «відчуває» ультрафіолет і працює молекулярним перемикачем для генів.
Дослідники з Інституту Скріппса (США) опублікували в журналі Science статтю, в якій описують структуру UVR8.
Рентгеноструктурний аналіз показав, що білок є Димер, тобто складається з двох однакових бублікообразних субодиниць. Субодиниці ці з`єднані дуже слабкими електростатичними взаємодіями. А поверхні, якими вони стикаються, рясніють ароматичними залишками амінокислоти триптофану. Зв`язки між триптофану різних субодиниць утворюють особливі, пірамідні мікроструктури. Такі об`єднані триптофану служать сенсорами УФ-випромінювання. Вбираючи енергію випромінювання, триптофан послаблюють зв`язок білкових субодиниць, і білкові «бублики», розійшовшись, відправляються в ядро давати керівні вказівки генам. Через кілька годин вони можуть знову з`єднатися, і вийшов комплекс знову буде готовий відстежувати інтенсивність ультрафіолету, що надходить в клітку.
Автори статті підкреслюють, що випадок UVR8 унікальний: зазвичай такі системи складаються зі спеціалізованої сенсорної молекули, яка сприймає сигнал і передає його регуляторної молекулі, керівної генної на машини. UVR8 ж об`єднує ці дві досить різні функції. Для остаточного підтвердження результатів вчені замінили в молекулі білка триптофану на амінокислоту фенілаланін. Мутантний білок зберіг чутливість до ультрафіолету, але тепер реагував на іншу область спектра - на більш короткий ультрафіолет С.
Незважаючи на свою унікальність, така система захисту має солідним віком: UVR8 виявили навіть у таких еволюційних старожилів, як водорості і мохи. Мабуть, це молекулярний «сонцезахисний крем» виявився настільки ефективний, що у рослин за всю довгу історію не виникло не найменшого приводу, щоб його позбутися.
