Различные концентрации ауксина опосредуют различные исходы развития в разных тканях растений. Например, ауксин, накапливающийся в тканях ствола, запускает путь экспрессии генов, который в конечном итоге приводит к увеличению удлинения клеток, что приводит к росту ствола. Сценарий роста, который нельзя объяснить аналогичным образом, заключается в развитии верхушечного крючка, который формируется ранним растением, чтобы защитить свою нежную верхушку при прохождении через почву. В ячейках внутреннего изгиба крючка i.е. на вогнутой стороне накапливается ауксин; однако, чтобы вырасти в форму крючка, побег саженца должен расти меньше на внутренней вогнутой части, чем на внешней выпуклой стороне.
Таким образом, ученые столкнулись с парадоксальной ситуацией и задались вопросом: может ли ауксин делать что-то противоположное тому, что, как известно, он делает в других частях растений??
Один гормон – два разных выражения генов
Чтобы решить эту загадку, группа исследователей из Китайской академии наук, созданная из Tongda Xu, сотрудничала с биологом растительных клеток IST Austria Цзи?i Фримл и его научный сотрудник Зузана Гелова. Тестируя различные мутанты модельного растения Arabidopsis thaliana, ученые смогли выявить ранее неизвестный путь экспрессии генов, запускаемый накоплением ауксина и приводящий к ингибированию роста на вогнутой стороне крючка.
Хотя ранее известный путь расположен в ядре и включает рецепторный белок TIR1 (Transport Inhibitor Response 1), этот недавно открытый путь начинается на поверхности клетки и включает другой компонент восприятия, трансмембранную киназу (TMK1), функцию что было неясно.
Парадокс и объяснение TMK1
В недавно открытом механизме ауксин активирует TMK1 на поверхности клетки и запускает расщепление внутриклеточной части этого белка. Внутри клетки отщепленная часть TMK1 взаимодействует со специфическими репрессорами транскрипции.
Хотя ауксин разрушает аналогичные репрессорные белки в пути TIR1 на основе ядра, чтобы запустить экспрессию генов, ведущую к росту клеток, он стабилизирует репрессоры, связанные с путем TMK1, что приводит к подавлению роста, а не к стимуляции. Таким образом, TIR1 и TMK1 взаимодействуют с разными подмножествами транскрипционных белков и, следовательно, способствуют передаче сигналов ауксина с помощью двух разных механизмов, позволяя ростку расти с одной стороны, но не с другой.
Соавтор Джи?i Friml: «Мы давно хотели понять, как работает TMK1, а также может ли и как накопление ауксина функционировать двумя разными способами. Благодаря нашей настойчивости и большому вкладу наших китайских коллег мы теперь знаем и то, и другое."Начиная с этого момента, ученым также было бы полезно понять весь репертуар процесса развития за пределами апикального крючка, контролируемого этим новым сигнальным путем ауксина.