Когда в окружающей среде растения много нитратов, растение может достичь адекватных уровней поглощения нитратов, полагаясь на то, что биологи растений называют «транспортной системой с низким сродством».«Но когда нитратов становится мало в местной среде растения, возможно, потребуется переключиться на более мощный механизм поглощения нитратов, известный как« транспортная система с высоким сродством »."У растений Arabidopsis, которые часто служат модельными организмами для исследований биологии растений, NRT2.1 белок играет важную роль в высокоаффинной транспортной системе. Интересно, что когда растения арабидопсиса синтезируют NRT2.1, они изначально производят неактивный белок, который впоследствии может быть активирован, когда потребуется высокоаффинная транспортная система.
Этот синтез нефункционирующего белка, который впоследствии может быть активирован, заинтриговал Dr. Йошикацу Мацубаяси из Университета Нагоя, но он видит определенную логику в этом подготовительном синтезе белка; он отмечает: «Белки не могут быть синтезированы, когда возникает дефицит азота.Другими словами, растениям необходимо синтезировать белки в высокоаффинной транспортной системе до того, как дефицит азота потребует использования этих белков, потому что дефицит азота сам по себе затрудняет синтез новых белков.
Чтобы лучше понять эту замечательную систему, доктор. Мацубаяси и его коллеги решили определить белок, который активирует NRT2.1 в ответ на азотное голодание.
Предыдущие исследования показали, что пептид, называемый CEP, обнаруженный в корнях растений, играет важную роль в активации биохимических путей, которые отвечают на азотное голодание, поэтому исследователи сосредоточили свое исследование на CEP и его последующем пути CEPD.
Вскоре их эксперименты привлекли их внимание к белку под названием At4g32950. Исследователи обнаружили, что этот белок реагирует на азотное голодание, активируя NRT2.1 белок.
Это достигается за счет удаления фосфатной группы из определенного места на NRT2.1, поэтому исследователи решили дать белку At4g32950 новое название: CEPD-индуцированная фосфатаза, или сокращенно CEPH.
CEPH находится в основном в клетках, близких к поверхности корней растения Arabidopsis, что является оптимальным местом для активации системы, которая развивалась для быстрого поглощения нитратов из окружающей среды. Как и ожидалось, использование лабораторных методов для инактивации гена, кодирующего CEPH, нарушило способность растений Arabidopsis использовать высокоаффинную транспортную систему для быстрого поглощения нитратов, и это означало, что модифицированные растения имели более низкие внутренние уровни нитратов и росли до меньших размеров.
В совокупности эти результаты показывают, что CEPH играет критическую роль в ответе на азотное голодание через активацию NRT2.1 белок. Доктор.
Мацубаяши видит значительную потенциальную полезность CEPH как инструмента генной инженерии, поскольку он отмечает: «Искусственное усиление активности CEPH может позволить ученым создавать растения, которые растут даже на почвах с низким уровнем питательных веществ."Такие выводы могут изменить подход к сельскому хозяйству и продовольственной безопасности.