Článek
Na výzkumu se podíleli vědci z Univerzity v Ženevě a z Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR.
Brassinosteroidy řídí řadu zásadních procesů v životě rostlin. Ovlivňují růst buněk, vývoj vodivých pletiv, rozmnožování i schopnost rostlin reagovat na nepříznivé podmínky, jako jsou sucho, vysoké či nízké teploty. Mezinárodní tým vedený vědci v Ženevě podrobně popsal, jak jednotlivé brassinosteroidy rozpoznávají buněčné receptory a co rozhoduje o jejich biologické aktivitě.
Receptor u rostlin je proteinová molekula, která se nachází na povrchu nebo uvnitř rostlinných buněk a je schopna rozpoznat a navázat specifické signální molekuly jako hormony nebo jiné chemické signály. Receptory hrají klíčovou roli v regulaci různých fyziologických procesů v rostlinách.
Výzkumníci analyzovali u modelové rostliny huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) interakce mezi patnácti brassinosteroidy a čtyřmi receptory. Ukázalo se, že na receptory se účinně váže větší počet těchto hormonů, než se dosud předpokládalo. Dosavadní výzkum se přitom soustředil především na brassinolid, který byl považován za hlavního biologicky aktivního zástupce této skupiny.
Příprava derivátů
Olomoucký tým, který tvořili Miroslav Kvasnica, Jana Oklešťková, Karoll Ferrerová a Miroslav Strnad, zajistil kompletní chemickou a analytickou část výzkumu. Připravil všechny potřebné syntetické i některé přírodní deriváty příslušných rostlinných hormonů a současně analyzoval jejich přirozené koncentrace v rostlinách.
„Bez přípravy celé série brassinosteroidních derivátů by tento výzkum nebylo možné v takovém rozsahu uskutečnit. Zároveň jsme zjistili, že v rostlinách se ve výrazně vyšších koncentracích než brassinolid vyskytují například castasteron nebo 28-homocastasteron (rostlinný steroid). Ve spojení s výsledky studií to naznačuje, že fyziologicky významnou roli hraje více brassinosteroidů, než se dosud předpokládalo,“ uvedl Miroslav Kvasnica.
Správná orientace molekuly
Aktuální studie, publikovaná ve vědeckém časopise Nature Plants, zároveň ukázala, že biologická aktivita těchto hormonů nezávisí pouze na tom, jak silně se navážou na receptor. Rozhodující je také správná orientace molekuly v receptoru a schopnost vytvořit funkční komplex s dalším proteinem, takzvaným koreceptorem.
„Objasnili jsme chemické principy, které určují rozpoznávání brassinosteroidů receptory. Některé látky se sice vážou velmi silně, ale nedokážou vytvořit funkční receptorový komplex, a proto biologickou odpověď nespustí. Tyto poznatky mohou být důležité pro další základní výzkum rostlinné signalizace,“ doplnila členka výzkumného týmu Jana Oklešťková.
Tyto poznatky mohou usnadnit návrh nových syntetických analogů rostlinných hormonů, jejichž příprava by byla jednodušší a levnější než u dnes známých účinných látek. Význam výsledků však spočívá především v rozšíření základních znalostí o fungování rostlinných hormonů a v otevření nových možností pro výzkum regulace růstu a vývoje rostlin.
Autoři nicméně upozorňují, že případné praktické využití v zemědělství bude vyžadovat další výzkum.
