Науковці УНАМ досліджують білки LEA як ключовий фактор виживання насіння в умовах посухи

Фахівці з Національного автономного університету Мексики (УНАМ) проводять масштабні дослідження складних молекулярних механізмів, які дозволяють насінню рослин зберігати життєздатність навіть у суворих умовах прогресуючої глобальної посухи. У центрі уваги науковців перебувають білки пізнього ембріогенезу (LEA), які інтенсивно накопичуються в тканинах насіння в той момент, коли воно втрачає до 90% своєї природної вологи. Ці унікальні молекулярні структури виступають у ролі природного стабілізатора, що запобігає руйнуванню клітинних компонентів під час екстремального зневоднення.

Ці білки, які вчені класифікують як надзвичайно гнучкі та «невпорядковані», відіграють вирішальну роль у процесі переходу зародка у так званий склоподібний, або вітрифікований стан. Такий стан забезпечує надійну консервацію біологічного матеріалу та гарантує тривале збереження здатності до проростання. Команда під керівництвом доктора Алехандри Коваррубіас Роблес, що працює в Інституті біотехнології (IBt) УНАМ, надала експериментальні докази критичної важливості цих молекул. Дослідники виявили, що генетичні мутації, які перешкоджають синтезу цих гнучких білків, призводять до суттєвого зниження витривалості насіння та значного прискорення процесів його деградації, що наочно підтверджує їхню захисну місію.

Під час проведення наукових випробувань як об'єкти дослідження використовувалися насіння модельного організму Arabidopsis thaliana, а також представники родини бобових, що підкреслює універсальність відкриттів для широкого аграрного застосування. Отримані дані відкривають нові горизонти для сучасної біотехнології, метою якої є створення нових сортів сільськогосподарських культур з підвищеним рівнем стійкості до дефіциту води. Ці білки, що належать до класу гідрофілінів і вирізняються високим вмістом гліцину, сприяють підтримці оптимальної конфігурації молекул у водних розчинах. Вони є типовими для насіння та пилку наземних рослин, оскільки саме ці структури за своєю природою проходять через складні фази зневоднення та перебування у стані криптобіозу.

На відміну від відомих білків-шаперонів, LEA-білки не потребують енергії АТФ для забезпечення захисту клітин і не займаються відновленням первинної форми інших білків після завершення процесу дегідратації. Потенціал практичного застосування білків LEA виходить далеко за межі суто аграрного сектору: результати тестів in vitro свідчать про їхню здатність ефективно стабілізувати інші вразливі білкові структури. Це відкриває шлях до використання подібних механізмів у сфері кріоконсервації ембріонів тварин або підготовки клітин для різноманітних складних медичних процедур. Наявність LEA-білків та їхньої підгрупи — дегідринів (родина D-11) — була зафіксована не лише в насінні, а й у багатьох інших рослинних і навіть тваринних тканинах, що свідчить про їхнє давнє еволюційне походження та універсальність.

У контексті забезпечення глобальної продовольчої безпеки, детальне вивчення механізмів, що дозволяють насінню входити у стан глибокого спокою, стає пріоритетним завданням для світової науки. Дослідження, що проводяться в лабораторіях УНАМ, можуть стати фундаментом для розробки принципово нових методів селекції, спрямованих на посилення адаптаційного потенціалу рослин до непередбачуваних змін клімату. Успішна інтеграція цих фундаментальних знань у практичну біотехнологію дозволить забезпечити більш надійне та тривале зберігання світових запасів насіння, що є критично важливим фактором для стійкості сільського господарства в умовах мінливої погоди та глобальних екологічних викликів.