Popüler Tarım
Tarım Bilimleri Hakkında İçerikler...

Devrim Niteliğinde Araştırma: Bitkilerin Dünyayı Nasıl Hissettiğini Açıklıyor

Credit: pexel
1 223

Bitkiler gözlerden ve kulaklardan yoksun olmalarına karşın çevresel ipuçlarını ve tehlikeleri – özellikle de öldürücü patojenlere – görebilir, duyabilir, koklayabilir ve buna cevap verebilirler. Bunu, mikropları veya diğer stresleri algılayabilen yüzlerce membran proteinin yardımıyla yaparlar.

Bu algılayıcı proteinlerin sadece küçük bir kısmı klasik genetik yoluyla incelenmiş ve bu sensörlerin birbirleriyle kompleksler oluşturarak nasıl işlev gördüğü hakkında bilgi ise oldukça azdır. Araştırma da (yütürücü; Shahid Mukhtar), dört ülkeden uluslararası bir araştırma ekibi bu proteinlerin 200’ü için ilk ağ haritasını oluşturdu. Harita, birkaç anahtar proteinin ağ bütünlüğü için kritik ana düğümler olarak nasıl hareket ettiğini ve harita da bilinmeyen etkileşimleri ortaya koyuyor.

UAB Sanat ve Bilim Üniversitesi’nde biyoloji öğretim üyesi olan Mukhtar, “Bu, bu proteinler arasındaki etkileşimin ilk katmanını belirlemek için öncü bir çalışmadır” dedi. Bu etkileşimlerin anlaşılması, bitkilerin patojenlere, ısı, kuraklık, tuzluluk veya soğuk şok gibi diğer streslere karşı direncini arttırmanın yollarını açabilir ve bu da dünyanın dört bir yanındaki bilim adamlarının gelecek araştırmaları için bir yol haritası oluşturabilir” dedi.

Avrupa, Kanada ve ABD’de bulunan uluslararası ekibe, Youssef Belkhadir, Doktora, Gregor Mendel Moleküler Bitki Biyolojisi Enstitüsü, Viyana, Avusturya başkanlık etti. Çalışma Nature dergisinde yayınlandı.

Yeni kapsamlı etkileşim ağı haritası, algılayıcı proteinlerin en önemli sınıflarından biri olan insanların parmak izlerinde reseptörlere benzeyen lösin açısından zengin tekrarlama reseptör kinazları veya LRR-reseptör kinazları üzerine odaklanmıştır.

LRR-reseptör kinazlar, çevreyi algılamaktan büyük ölçüde sorumlu olan, hem bitkilerde hem de hayvanlarda bulunan bir protein ailesidir. Bitkilerde, hücre zarının ötesine uzanan, büyüme hormonu veya patojenlerin protein bölümlerini ve kimyasal sinyalleri tanıyan hücre dışı bir hücre alanı vardır. Daha sonra, reseptör kinazlar, proteinin bir hücre içi alanını kullanarak, hücre içindeki bu sinyallere tepkiler başlatır.

Bitkiler Dünyayı Nasıl Hissediyor
Arabidopsis thaliana. Credit: Wikipedia.

Araştırma için kullanılan model bitki Arabidopsis thaliana, bitki büyümesi, gelişme, bağışıklık ve stres tepkisi için kritik olan 600’den fazla farklı reseptör kinazı (insanlardan 50 kat fazla) içerir. Şimdiye kadar, bu konuyla ilgili hakkında çok az bilgi olan fonksiyonlara sahipti ve reseptörlerin çoğu zaman çakışan sinyallere yanıtları koordine etmek için bunların her biri ile etkileşim kurabileceği hakkında çok az şey biliniyordu.

Araştırma da kullanılan Belkhadir laboratuvarında bilim insanları, reseptörlerin hücre dışı alanları arasındaki etkileşimleri, LRR-reseptör kinazlarının 400’den fazla hücre dışı alanıyla çalışan ve 40.000 etkileşim testi gerçekleştirerek çift olarak test etti.

Pozitif etkileşimler, bu reseptör kinazların birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini gösteren bir etkileşim haritası üretmek için toplam 567 yüksek güvenilirlik etkileşimi içerisinde kullanılmıştır.

Kanada’ın Toronto şehrinde bulunan David Guttman ve Darrell Desveaux laboratuvarlarında yaptıkları çalışmada, farklı hipotezler üretmek için algoritmalar kullanarak reseptör etkileşim haritasını analiz ettiler ve bu tahminler İngiltere’nin Norwich şehrindeki Belkhadir ve Cyril Zipfel, laboratuvarlarında doğrulandı.

UAB’de Mukhtar ve Howton,hücre içi alanların da güçlü etkileşimler gösterdiğini görmek için, hücre dışı alanları yüksek güvenilirlik gösteren LRR-reseptör kinazların 372 intraselüler alanını test ettiler. Bu reseptör komplekslerinin oluşumunun, sinyal algılaması ve aşağı akım sinyal iletimi için gerekli olduğunu düşündüğünden yarısından fazlasını yaptılar. Bu aynı zamanda hücre dışı alan etkileşimlerinin biyolojik öneminin doğruluğunu gösterir.

UAB’daki Mukhtar laboratuvarı, Arabidopsis’in LRR reseptör kinazlarının neredeyse tümünün hücre içi alanlarını klonlamıştır. Mukhtar, “Bu, bitkilerin patojenlere nasıl tepki verdiğini ya da patojenlerin bağışıklık sistemini nasıl geçtiğini anlamamızın bir çabasıdır” dedi.

Doğa Araştırması iki önemli sürpriz içeriyordu: Adam Mott, Ph.D., Toronto Üniversitesi. Küçük hücre dışı alanlara sahip LRR-reseptör kinazları, diğer alanlarda LRR-reseptör kinazlarıyla daha sıklıkla etkileşime girdi. Bu, küçük reseptör kinazların diğer reseptörlerin hareketlerini koordine etmek üzere evrimleştiğini gösterir. İkincisi, araştırmacılar, ağ bütünlüğü için kritik görünen birçok bilinmeyen LRR-reseptör kinazları tespit ettiler.

En önemlisi, APEX olarak adlandırılan bu ağın kaldırılması durumunda, ağın geri kalanı üzerinde ciddi aksamalara neden olacağı öngörülüyordu. Araştırmacılar, APEX’in ve birkaç bilinen diğer LRR-reseptör kinazın, aslında APEX düğüm noktasından uzaktaki birkaç ağ adımında reseptör kinazları tarafından kontrol edildiği halde, bitki gelişimini ve bağışıklık tepkilerini bozduğunu keşfettiler.

Reseptör kinazların nasıl etkileşime girdiğine ilişkin bu yeni anlayış, araştırmacıların, ticari bitkilerde stres tepkilerini değiştirebilen ve onları küresel ısınma ve patojenler gibi çevresel streslere karşı dirençli hale getirecek önemli reseptör kinazları belirlemelerine yardımcı olabilir.

Howton, “Bu çalışmada geliştirilen ağ, gelecek araştırmacıların bu reseptörlerin daha önce bilinmeyen bağlantısını anlamalarını sağlıyor” dedi. “Bu bilgiler bitkilerin bitki hücre yüzeyi reseptörleri bağlamında çevreyi nasıl algıladıklarını daha iyi anlamak için kullanılabilir.”

Daha Fazl Bilgi İçin: Elwira Smakowska-Luzan et al, An extracellular network of Arabidopsis leucine-rich repeat receptor kinases, Nature (2018). DOI: 10.1038/nature25184

Çeviri ve Derleme: Levent KIRCA

Kaynak: Popüler Tarım

Bu içerik aşağıdaki kaynaktan çevrilmiştir.

https://phys.org/news/2018-01-breakthrough-world.html

Bu içerik PopulerTarim.com tarafından oluşturulmuştur. PopulerTarim.com'un belirtmiş olduğu "Kullanım İzinleri" ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.
1 Yorum
  1. Erhan says

    Paylaşım için teşekkür ederim. Bitkiler aleminde keşfedilmeyi bekleyen daha pek çok şey olduğu kesin, yazıda zaten bunu açıkça belirtmiş. Ayrıca bitkilerin patojene, kuraklık tuzluluk gibi stres koşullarına göstereceği tepkiyi bilmek ve hatta bu nu değiştirmeye imkan olması şuan yaşadığımız ileride daha da şiddetli yaşayacağımız küresel ısınma için bizi kurtaracak bilgilere benziyor.

Konu Hakkındaki Düşünceleriniz? Yorumla...

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.