Ученые УНАМ исследуют белки LEA как фактор выживания семян в условиях засухи

Исследовательская группа Национального автономного университета Мексики (УНАМ) изучает молекулярные механизмы, обеспечивающие жизнеспособность растительных семян в условиях нарастающей глобальной засухи. Центральным объектом исследования являются белки позднего эмбриогенеза (LEA), которые накапливаются в семенах по мере потери ими до 90% влаги.

Эти белки, характеризующиеся как гибкие и «неупорядоченные», играют решающую роль, позволяя зародышу переходить в стекловидное, или витрифицированное, состояние, что гарантирует длительное сохранение жизнеспособности. Команда доктора Алехандры Коваррубиас Роблес из Института биотехнологии (IBt) УНАМ экспериментально подтвердила критическую функцию этих молекул. Мутации в генах, кодирующих данные гибкие белки, привели к существенному снижению жизнеспособности семян и ускорению процессов старения, что наглядно демонстрирует их защитную роль.

В ходе изысканий использовались семена модельного организма Arabidopsis thaliana и бобовых культур, что подчеркивает применимость открытий в широком аграрном контексте. Данные исследования открывают перспективы для биотехнологии, нацеленной на создание сельскохозяйственных культур с повышенной устойчивостью к дегидратации. Эти белки, относящиеся к группе гидрофилинов, богатых глицином, способствуют поддержанию гибкой конформации в водных растворах и широко распространены в семенах и пыльце наземных растений, поскольку эти структуры проходят стадию обезвоживания и криптобиоза.

В отличие от шаперонов, LEA-белкам не требуется АТФ для обеспечения защиты, и они не восстанавливают конформацию белков после дегидратации. Потенциал белков LEA выходит за рамки аграрного сектора: исследования in vitro показывают, что они способны стабилизировать другие чувствительные белки, что открывает путь для их использования в консервации животных эмбрионов или клеток для различных медицинских процедур. Наличие LEA-белков и дегидринов (подгруппа LEA-белков, семейство D-11) обнаружено не только в семенах, но и во многих других растительных и даже животных тканях, что свидетельствует об их эволюционной древности.

В контексте глобальной продовольственной безопасности понимание механизмов, позволяющих семенам входить в состояние покоя, является первостепенным. Исследования, подобные проводимым в УНАМ, могут стать основой для разработки новых методов селекции, направленных на повышение адаптационного потенциала растений к климатическим изменениям. Успешное применение этих знаний в биотехнологии может обеспечить более надежное долгосрочное хранение семенного фонда, что критически важно для устойчивости мирового сельского хозяйства в условиях непредсказуемой погоды.