Открыт новый механизм взаимодействия света и метаболизма растений

Исследователи вырастили мутанты арабидопсиса в условиях яркого света и идентифицировали мутацию гена UVR8. Автор: MSU Grotewold Lab

Ученые из Мичиганского государственного университета обнаружили ранее неизвестный механизм, с помощью которого растения регулируют свой рост в ответ на свет. Это открытие может помочь создать сельскохозяйственные культуры, лучше приспособленные к экологическому стрессу.

Впервые исследовательская группа выявила, как соединение, участвующее в метаболизме растений, способно «перепрограммировать» несвязанный с ним светочувствительный белок. Неожиданное взаимодействие, о котором сообщается в журнале Nature Communications, представляет собой важный шаг к более полному пониманию физиологии растений.

«В будущем этот механизм можно будет использовать для точной настройки роста, развития и стрессовых реакций растений», — сказал Эрик Гротеволд, профессор Мичиганского государственного университета и соавтор исследования.

Хотя растениям необходим солнечный свет, его избыток может навредить — подобно солнечному ожогу у человека. Для защиты растения производят натуральные «солнцезащитные» молекулы, называемые флавоноидами и пигментами.

Изначально команда изучала мутантные варианты модельного растения арабидопсис, которые не могли производить важный флавоноидный фермент. В ходе экспериментов исследователи заметили, что один тип мутанта имел серьезные проблемы с ростом при воздействии определенного типа света, хотя дикие экземпляры и другие мутанты оставались здоровыми в тех же условиях.

Оказалось, что виновником был соединение под названием нарингенин халкон (NGC). Обычно эта молекула производится как часть метаболического процесса создания флавоноидов. Однако из-за отсутствия ключевого фермента на этом пути NGC начал накапливаться в клетках растения.

Создав тысячи различных мутантов арабидопсиса и вырастив их в стрессовых световых условиях, ученые смогли идентифицировать несколько растений, которые росли без дефектов. Общим элементом этих успешных экземпляров была мутация конкретного гена под названием UVR8 — белка, который обычно чувствует ультрафиолетовый свет.

Биохимические эксперименты показали, что NGC физически взаимодействует с UVR8 и «перепрограммирует» его, активируя для отправки сигналов, регулирующих рост, даже без присутствия УФ-света.

«Мы были удивлены, обнаружив, что нарингенин халкон, метаболический промежуточный продукт, может напрямую модулировать функцию светочувствительного белка, такого как UVR8», — объяснила Нан Цзян, ведущий автор исследования.

Это открытие меняет представления о сложной химической хореографии, происходящей между светочувствительным аппаратом растения и его собственным ростом. В перспективе эти знания могут помочь создать культуры, способные более эффективно расти в условиях слабого или harsh освещения, а также лучше реагировать на вредные патогены.

Больше информации: Nan Jiang et al, Flavonoid pathway intermediates implicate UVR8 in functions beyond canonical UV-B signaling, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-63010-3