इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्सेस (IISc) मधील बायोकेमिस्ट्री विभागातील संशोधकांनी ब्रायोफाइट्स (मॉस आणि लिव्हरवॉर्ट्ससह) सारख्या आदिम जमिनीवरील वनस्पतींनी वापरलेल्या दीर्घकाळापासूनच्या यंत्रणेचा शोध लावला आहे.वनस्पतींच्या वाढीचे नियमन करा- एक अशी यंत्रणा जी अलिकडे विकसित झालेल्या फुलांच्या वनस्पतींमध्ये देखील संरक्षित केली गेली आहे.
नेचर केमिकल बायोलॉजी जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या या अभ्यासात, DELLA प्रथिनाच्या गैर-शास्त्रीय नियमनावर लक्ष केंद्रित केले आहे, जो एक प्रमुख वाढ नियामक आहे जो भ्रूण वनस्पतींमध्ये (जमीन वनस्पती) पेशी विभाजन रोखू शकतो.
"डेला स्पीड बंपसारखे काम करते, परंतु जर हा स्पीड बंप सतत उपस्थित असेल तर वनस्पती हालू शकत नाही," असे बायोकेमिस्ट्रीचे सहयोगी प्राध्यापक आणि अभ्यासाचे सह-लेखक देबब्रत लाहा स्पष्ट करतात. म्हणूनच, वनस्पतींच्या वाढीला चालना देण्यासाठी डेला प्रथिनांचे क्षय होणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. फुलांच्या वनस्पतींमध्ये, जेव्हा फायटोहार्मोनगिब्बेरेलिन (GA)त्याच्या रिसेप्टर GID1 ला बांधले जाते, ज्यामुळे GA-GID1-DELLA कॉम्प्लेक्स तयार होतो. त्यानंतर, DELLA रिप्रेसर प्रोटीन युबिक्विटिन साखळ्यांना बांधले जाते आणि 26S प्रोटीसोमद्वारे त्याचे विघटन होते.
मनोरंजक गोष्ट म्हणजे, सुमारे ५०० दशलक्ष वर्षांपूर्वी, जमिनीवर वसाहत करणाऱ्या पहिल्या वनस्पतींमध्ये ब्रायोफाईट्स होते. जरी ते फायटोहार्मोन गिबेरेलिन (GA) तयार करतात, तरी त्यांच्यात GID1 रिसेप्टरची कमतरता असते. यामुळे प्रश्न निर्माण होतो: या सुरुवातीच्या जमिनीवरील वनस्पतींची वाढ आणि विकास कसा नियंत्रित केला जात असे?
संशोधकांनी संबंधित VIH जनुकाला नष्ट करण्यासाठी CRISPR-Cas9 प्रणालीचा वापर केला, ज्यामुळे VIH ची भूमिका सिद्ध झाली. कार्यात्मक VIH एंजाइम नसलेल्या वनस्पतींमध्ये गंभीर वाढ आणि विकासात्मक दोष आणि दाट थॅलस, बिघडलेले रेडियल वाढ आणि कॅलिक्सचा अभाव यासारख्या आकारविज्ञानविषयक विकृती दिसून येतात. VIH एंजाइमचे फक्त एक टोक (N-टर्मिनस) तयार करण्यासाठी वनस्पती जीनोममध्ये बदल करून हे दोष दुरुस्त करण्यात आले. प्रगत क्रोमॅटोग्राफी तंत्रांचा वापर करून, संशोधन पथकाने शोधून काढले की N-टर्मिनसमध्ये एक किनेज डोमेन आहे जो InsP₈ चे उत्पादन उत्प्रेरक करतो.
संशोधकांना आढळले की DELLA हे VIH किनेजच्या पेशीय लक्ष्यांपैकी एक आहे. शिवाय, त्यांनी असे निरीक्षण केले की MpVIH-कमी असलेल्या वनस्पतींचा फेनोटाइप DELLA अभिव्यक्ती वाढलेल्या मिसकॅन्थस मल्टीफॉर्म वनस्पतींसारखाच होता.
"या टप्प्यावर, आम्ही MpVIH-कमी असलेल्या वनस्पतींमध्ये DELLA स्थिरता किंवा क्रियाकलाप वाढतो की नाही हे ठरवण्यास उत्सुक आहोत," असे लाहेच्या संशोधन गटातील डॉक्टरेट विद्यार्थिनी आणि पेपरच्या पहिल्या लेखिका प्रियांशी राणा म्हणाल्या. त्यांच्या गृहीतकाशी सुसंगत, संशोधकांना असे आढळून आले की DELLA प्रतिबंधाने MpVIH उत्परिवर्ती वनस्पतींमध्ये वाढ आणि विकास दोष लक्षणीयरीत्या पुनर्संचयित केले. हे निष्कर्ष सूचित करतात की VIH किनेज DELLA ला नकारात्मकरित्या नियंत्रित करते, ज्यामुळे वनस्पतींची वाढ आणि विकासाला चालना मिळते.
या ब्रायोफाइटमध्ये इनोसिटॉल पायरोफॉस्फेट DELLA प्रथिन अभिव्यक्तीचे नियमन कोणत्या यंत्रणेद्वारे करते हे स्पष्ट करण्यासाठी संशोधकांनी अनुवांशिक, जैवरासायनिक आणि जैवभौतिक पद्धती एकत्र केल्या. विशेषतः, MpVIH द्वारे उत्पादित InsP₈, MpDELLA प्रथिनाशी बांधले जाते, ज्यामुळे त्याचे पॉलीयुबिक्विटिनेशन होते, ज्यामुळे प्रोटीसोमद्वारे या दमनकारी प्रथिनाचे ऱ्हास होते.
DELLA प्रथिनावरील संशोधन हरित क्रांतीच्या काळापासून सुरू झाले आहे, जेव्हा शास्त्रज्ञांनी नकळतपणे उच्च-उत्पादन देणाऱ्या अर्ध-बौने जाती तयार करण्यासाठी त्याच्या क्षमतेचा वापर केला. जरी त्या वेळी त्याच्या कृतीची यंत्रणा अज्ञात होती, परंतु आधुनिक तंत्रज्ञानामुळे शास्त्रज्ञांना या प्रथिनाचे कार्य हाताळण्यासाठी जनुक संपादनाचा वापर करण्यास सक्षम केले आहे, ज्यामुळे पीक उत्पादनात प्रभावीपणे वाढ झाली आहे.
"लोकसंख्या वाढ आणि शेतीयोग्य जमिनीचे आकुंचन होत असताना, पीक उत्पादन वाढवणे अत्यंत महत्त्वाचे बनले आहे," राहा म्हणाले. गर्भ वनस्पतींमध्ये InsP₈-नियमित DELLA क्षय मोठ्या प्रमाणात होऊ शकतो हे लक्षात घेता, हा शोध पुढील पिढीतील उच्च-उत्पादन देणाऱ्या पिकांच्या विकासाचा मार्ग मोकळा करू शकतो.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-३१-२०२५