Jo, kolegovia nadšenci rastlín! Ako dodávateľ Systeminu som mal svoj spravodlivý podiel na skúmaní toho, ako tento zlý chlapec funguje v rastlinách. Systemin, pre tých, ktorí to nevedia, je kľúčovým hráčom v obrannom mechanizme rastliny. Je to ako keď malý generál vysiela signály, keď je rastlina napadnutá.
Poďme sa teda pozrieť na to, ako je Systemin regulovaný v rastlinách. V prvom rade to všetko začína výrobou. Systemín je odvodený od väčšieho prekurzorového proteínu, prosystemínu. Keď rastlina čelí nejakému druhu stresu, ako je hmyz, ktorý žuje listy alebo patogén, ktorý sa snaží napadnúť, začnú sa aktivovať gény zodpovedné za prosystém.
Regulácia na úrovni génov je mimoriadne zložitá. Do hry vstupuje množstvo transkripčných faktorov. Sú to ako vypínače pre gény. Môžu vnímať stresové signály, ako sú zmeny v hladinách hormónov alebo prítomnosť určitých chemikálií v prostredí rastliny. Napríklad kyselina jasmonová, známy rastlinný hormón, má veľký vplyv na expresiu génu prosystemínu. Keď hladiny kyseliny jazmónovej stúpnu, je to ako zelené svetlo pre gén prosystemínu, ktorý začne chrliť prekurzorový proteín.
Akonáhle je prosystemín vyrobený, je potrebné ho spracovať na aktívny peptid Systemin. Tu prichádzajú na rad proteázy. Proteázy sú enzýmy, ktoré štiepia proteíny na menšie kúsky. V prípade prosystemínu špecifické proteázy rozpoznávajú určité miesta na proteíne a štiepia ho, aby uvoľnili Systemín. Regulácia týchto proteáz je kľúčová. Ak sú príliš aktívne, môžu rozsekať ďalšie dôležité bielkoviny v rastline, a ak sú nedostatočne aktívne, Systemin sa nebude produkovať v dostatočnom množstve.
Teraz si povedzme, ako sa Systemin šíri cez rastlinu. Po vydaní už Systemin nebude len tak sedieť. Na spustenie systémovej obrannej reakcie potrebuje cestovať do iných častí rastliny. Robí to tak, že sa zapriahne do cievneho systému rastliny. Phloem, ktorý je ako rastlinná diaľnica na prepravu živín a signálov, je hlavnou cestou Systeminu.
Ale ako sa to vôbec dostane do floému? Sú do toho zapojené transportéry. Sú to špeciálne proteíny, ktoré dokážu premiestniť Systemin cez bunkové membrány a do floému. Činnosť týchto prepravcov je tiež regulovaná. Niektoré faktory prostredia, ako je teplota a vlhkosť, môžu ovplyvniť funkciu týchto transportérov. Napríklad, ak je príliš teplo, transportéry nemusia fungovať tak efektívne a Systemin sa nebude šíriť tak rýchlo cez závod.
Keď Systemin dosiahne svoje cieľové bunky, musí sa naviazať na špecifické receptory. Tieto receptory sú ako strážcovia dverí. Rozpoznajú Systemin a začnú reťazec udalostí vo vnútri bunky. Toto sa nazýva dráha prenosu signálu. Väzba Systeminu na jeho receptor aktivuje celý rad kináz, čo sú enzýmy, ktoré môžu pridať fosfátové skupiny k iným proteínom. Tento proces fosforylácie mení aktivitu týchto proteínov a môže viesť k aktivácii génov zapojených do obrany.
Jednou z naozaj skvelých vecí na regulácii Systemin je spätná väzba. Akonáhle sa spustí obranná reakcia, rastlina potrebuje vedieť, kedy ju vypnúť. Ak sú obranné mechanizmy neustále zapnuté, môže ísť o plytvanie zdrojmi rastliny. Do hry teda vstupujú negatívne regulátory. Tieto môžu inhibovať produkciu Systeminu, aktivitu signálnej transdukčnej dráhy alebo expresiu génov súvisiacich s obranou.
Teraz urobme rýchlu odbočku a spomenieme niektoré ďalšie peptidy, ktoré sú relevantné vo svete rastlinnej signalizácie.PTH (53 - 84) (človek)je zaujímavý peptid. Aj keď je to spojené hlavne s ľudskou fyziológiou, niektoré výskumy naznačili potenciálne krížové rozhovory medzi rastlinnými a živočíšnymi peptidovými signálnymi dráhami. To isté platí preTRH - potencujúci peptid. V diskusii o rastlinách by sa to mohlo zdať nemiestne, ale svet peptidov je plný prekvapení. AProteínkináza C (19 - 36)je dôležitá, pretože kinázy hrajú obrovskú úlohu v dráhe prenosu signálu Systemin.
Tak prečo by ste sa o toto všetko mali starať? Ak sa venujete poľnohospodárstvu alebo výskumu rastlín, pochopenie toho, ako je Systemin regulovaný, môže mať niekoľko významných výhod. Môžete vyvinúť spôsoby, ako posilniť prirodzené obranné mechanizmy rastliny, čo znamená menšiu potrebu chemických pesticídov. A to je dobré nielen pre životné prostredie, ale aj pre váš konečný výsledok.
Ak máte záujem získať vysoko kvalitný Systemin pre vaše výskumné alebo poľnohospodárske potreby, neváhajte nás osloviť. Sme tu, aby sme vám pomohli so všetkými vašimi požiadavkami týkajúcimi sa Systeminu. Či už ste veľký výskumník alebo malý farmár, ktorý chce zvýšiť odolnosť vašej plodiny, máme pre vás všetko.
Na záver, regulácia Systeminu v rastlinách je fascinujúci a zložitý proces. Od génovej expresie po signálnu transdukciu a slučky spätnej väzby je každý krok prísne kontrolovaný. A keďže sa o ňom stále viac dozvedáme, otvárame nové možnosti na zlepšenie zdravia rastlín. Takže pokračujme v skúmaní a uvidíme, čo ešte môžeme objaviť o tomto úžasnom peptide.
Referencie:
- Ryan, CA (2000). Systémová signálna dráha: Diferenciálna aktivácia obranných génov rastlín. Annual Review of Phytopathology, 38(1), 425 - 445.
- Schilmiller, AL, & Howe, GA (2005). Systemin: Mobilný signál na obranu rastlín. Aktuálna biológia, 15(11), R433 - R435.
- Wasternack, C., & Hause, B. (2013). Jasmonáty: Biosyntéza, vnímanie, prenos signálu a pôsobenie v reakcii, raste a vývoji rastlín na stres. Aktualizácia. Letopisy botaniky, 111(7), 1021 - 1058.