Как растения защищаются от загара

Несмотря на то, что для растений солнце – это жизнь, им, как и нам с вами, тоже вредны некоторые части солнечного спектра. Ультрафиолет действует одинаково на все клетки, вызывая повреждения ДНК, так что растениям приходится от него защищаться.

Биологам уже было известно, что защиту им обеспечивает белок UVR8. Как именно этот белок работает, впервые выяснили ученые из Исследовательского института Скриппса (Scripps Research Institute) и опубликовали свои результаты в последнем выпуске Science.

«Это древняя молекула, играющая фундаментальную роль в жизни растений, - говорит профессор Элизабет Гетзофф (Elizabeth Getzoff), cлова которой приводит EurekAlert. – Знания о ее работе позволят нам понять, как растения приспосабливаются к росту с разным режимом солнечного освещения».

Экран от солнца

Еще в 2002 году биологи открыли роль белка UVR8 в защите от ультрафиолета. Они убедились, что растение резуховидка Таля (Arabidopsis), лишенное гена этого белка, плохо переносит облучение UV-B лучами. А если ген в растении работает, то белок UVR8 улавливает UV-B лучи (вызывающие загар) и запускает защитный ответ всего организма. Начинают работать гены репарации ДНК и другие защитные белки.

Так как ученые нашли молекулы, аналогичные UVR8, в древних по просхождению растениях, такие как водоросли и мхи, они полагают, что этот защитный механизм сформировался давно, еще когда на планете не было озонового слоя, и все живые организмы подвергались жесткому ультрафиолету.

Как работает молекула

В последней работе исследователи изучили строение UVR8 в кристаллической форме методом рентгеновской кристаллографии. Они увидели архитектуру молекулы и расположение атомов с высоким разрешением. Молекула представляет собой димер, то есть состоит из двух частей – субъединиц, каждая в форме «бублика». Поглощение UV-B фотона активизирует сенсорный центр, в который входит аминокислота триптофан. Вслед за этим связи молекулы ослабляются, и димер распадается на две единицы.

Половинки молекулы попадают в клеточное ядро, где запускают работу защитных генов. Сделав свое дело, через несколько часов субъединицы снова объединяются и готовы к работе. Ученые подчеркивают, что UVR8 - уникальная молекула, которая даже не требует химической модификации, чтобы «поймать» вредный фотон и активизировать защиту.

Сенсор молекулы работает на основе аминокислоты триптофана, которая входит в состав пирамидальной структуры. Заменив триптофан на другую аминокислоту – фенилаланин, ученые сместили спектр чувствительности молекулы с UV-B-диапазона на UV-С-диапазон.