Объединенная группа ученых во главе с исследователями из Висконсинского Медицинского колледжа в Милуоки применили инструментарий структурной биологии, чтобы понять, как синтетический химикат подражает абсцизовой кислоте — ключевому гормону напряжения, который помогает растениям справляться с неблагоприятными условиями окружающей среды, такими как засуха.

Результаты исследования опубликованы в издании Nature Structural & Molecular Biology.

Долгое время ученые искали практические методы использования абсцизовой кислоты. К сожалению, синтетическая ее форма светочувствительна и дорога. Новое исследование основывается на более раннем открытии ученых из Калифорнийского университета — пирабактине, синтетическом химическом веществе, которое подражает абсцизовой кислоте.

В отличие от самой абсцизовой кислоты пирабактин активирует лишь некоторые из 14 рецепторов кислоты у растений, необходимых для эффективного противостояния засухе.

«Для лучшего понимания работы пирабактина мы можем развивать новые химические вещества, которые позволят растениям преодолевать засушливые периоды. Эти же химикаты, которые сигнализируют о реакции на засуху, могут также способствовать росту урожая», сообщил Френсис Петерсон, ведущий автор и доцент биохимии.

Рецептор абсцизовой кислоты — это белок, который работает как молекулярный коммутатор в клетке. Когда молекула кислоты внедряется в ячейку рецептора, она посылает сигнал изменения структуры белка методом, напоминающим закрытие ворот.

Чтобы определить конкретные атомы, требуемые для закрытия ворот абсцизовой кислотой или пирабактином, доктор Петерсон применил рентгенную дифракцию, чтобы распутать трехмерные структуры белков со множеством рецепторов.

После изменения положения нескольких атомов ученые выяснили, почему пирабактин закрывает ворота лишь некоторых рецепторов.

«Это понимание предлагает новые стратегии изменения пирабактина и связанных веществ так, чтобы они могли подражать сигнальным процессам естественно встречающейся абсцизовой кислоты. Исследование прокладывает путь к производству новых молекул, которые будут активировать рецепторы», сказал Син Катлер, адъюнкт-профессор цитобиологии растений.

«Наше исследование — важный шаг на пути к следующему значительному результату: будет создано химическое вещество, подражающее абсцизовой кислоте, которое можно будет применять для обработки кукурузы, бобов и зерновых, чтобы те могли спокойно переносить засуху», пояснил в заключение доктор Петерсон.

Описанный проект был поддержан Национальным институтом здравоохранения США.