Interazioni proteiche inaspettate necessarie per costruire fiori Ars Technica

Pro e contro del lavoro straordinario Assumere un lavoro aggiuntivo oltre a lavorare a tempo pieno è oggetto di accesi dibattiti. Ma in biologia, gli straordinari non sono rari, poiché le singole proteine ​​spesso svolgono più funzioni. Per molti anni, gli scienziati hanno saputo che un’insolita proteina dell’organo floreale (UFO) sembra fornire un po’ di luce in più.

Sulla base della struttura della proteina, si pensa che il suo ruolo nelle piante sia come bersaglio delle proteine ​​per la distruzione. Ma funziona anche con le proteine ​​delle foglie (LFY) per favorire la formazione dei fiori. Un team di scienziati francesi ha ora fatto luce su come questa proteina svolga due ruoli.

Fiori e UFO

Quando si tratta di formazione dei fiori, la proteina fogliare (LFY) è un vero fattore. I fiori sono formati da parti chiamate sepali, petali, stami e carpelli, disposti in spirali. La proteina LFY, agendo da sola o in combinazione con altre proteine, è responsabile dell’attivazione dei geni necessari alla formazione di ognuna di queste parti. LFY si combina con UFO per aiutare a formare i petali e gli stami.

Secondo il studio L’autore principale, François Barcy del CNRS e dell’Università di Grenoble Alpes, ha affermato che il motivo per cui ci sono voluti più di 25 anni per capire il meccanismo dell’UFO-LFY è dovuto alla “natura sbagliata della proteina UFO”.

Il corpo estraneo appartiene a un gruppo di circa 700 proteine ​​caratterizzato da un pattern di amminoacidi, chiamato dominio F-box, che regola i livelli di altre proteine. Il corpo estraneo contrassegna altre proteine ​​per la distruzione, ha detto Barsi: “Mette un’etichetta chimica sulla proteina scelta per la degradazione. Una volta che la proteina è stata etichettata, [some] Macchine cellulari, chiamate [a] Il proteasoma riconosce l’etichetta e taglia la proteina in centinaia di pezzi.

Quindi, potresti aspettarti che UFO stia anche per LFY per Distruzione. Normalmente, dovrebbe degradare anche la proteina LFY. Tuttavia, nel caso di LFY, abbiamo scoperto che il corpo estraneo aveva una funzione completamente diversa: quella di legarsi a una regione del DNA a cui non era possibile accedere solo con LFY.

Quando un LFY e un UFO si incontrano, attaccano il DNA vicino ai geni necessari per formare i petali e gli stami.

Parsi e il suo team hanno iniziato la loro ricerca quattro anni fa producendo in massa la proteina del corpo estraneo nelle cellule degli insetti. “È stata una vera sfida, perché il corpo estraneo è una delle proteine ​​più difficili da produrre artificialmente”, ha detto Barsi.

Ovunque ci siano fiori

Si scopre che il corpo estraneo non ha bisogno di distruggere altre proteine ​​per lavorare con LFY. Lo abbiamo quindi modificato rimuovendo il dominio F-box responsabile della degradazione delle proteine ​​​​partner. Con nostra sorpresa, abbiamo scoperto che nonostante la sua presunta funzione principale sia stata abolita, la proteina funziona ancora bene con la proteina LFY “, ha detto Barsi. L’esperimento ha rivelato che la proteina UFO svolge poche altre funzioni oltre a mirare alle proteine ​​​​per la distruzione.

Questo componente aggiuntivo sembra comportare l’alterazione delle sequenze di DNA a cui Levy si attacca. I ricercatori hanno ottenuto una struttura 3D dell’interazione tra LFY e UFO e le regioni del DNA a cui si legano usando la microscopia elettronica. Secondo Parcy, quando UFO e LFY lavorano insieme, sono in grado di attaccarsi alle regioni del DNA responsabili della formazione di petali e stami. Nessuna di queste proteine ​​può attaccarsi a questo DNA da sola.

“Ciò significa che mentre ogni proteina ha la capacità di toccare debolmente una regione del DNA, quando combinata, aumenta la sua forza, il che porta a un’interazione con un nuovo modello di DNA”, ha detto.

L’associazione LFY-UFO è presente in tutte le piante da fiore. Sempre nel riso, due proteine, LFY e UFO, si uniscono per consentire loro di legare nuove regioni di DNA, determinando lo sviluppo della parte della pianta che porta i suoi chicchi, chiamata pannocchia.

Cosa stai facendo qui?

Secondo Parcy, al momento non sappiamo perché la proteina UFO continui a possedere un dominio F-box, che non ha alcun ruolo nella sua interazione con LFY.

“Se questo dominio fosse completamente inutile, l’evoluzione lo avrebbe rimosso. Il fatto che sia ancora lì significa che ha un ruolo che resta da scoprire. Forse l’UFO ha un ruolo nella scomposizione di altre proteine. Non lo sappiamo Ma quello che possiamo dire con certezza è che questa funzione non è necessaria per fare petali e stami.

Tuttavia, non è l’unico mistero che circonda i fiori. Uno dei grandi misteri è ciò che ha causato l’origine dei fiori, soprattutto dato che l’associazione tra LFY e UFO sembra precedere il primo fiore. Il nostro studio indica che questo meccanismo di condivisione era già presente nelle gimnosperme come le conifere e nelle felci. “Deve aver avuto un altro ruolo quando non c’erano fiori”, ha detto Barsi.

Sebbene ci siano ipotesi sul perché i fiori abbiano avuto origine più di 130 milioni di anni fa, la risposta rimane sfuggente.

L’UFO non è l’unica proteina che svolge un lavoro extra. Secondo Christine Foer, professoressa di scienze vegetali all’Università di Birmingham, molte proteine ​​svolgono funzioni importanti oltre a quelle per le quali sono state descritte per la prima volta.

“Le proteine ​​sono molecole complesse con un’enorme flessibilità in termini di modifica e capacità di muoversi tra le diverse parti della cellula. L’ulteriore vantaggio dell’illuminazione è che una singola proteina può svolgere più funzioni a seconda di come è organizzata”, ha detto Foyer, che era non. parte della ricerca.

Piante della natura, 2023. DOI: 10.1038/s41477-022-01336-2