Исследовательская группа под руководством профессора Ли Юньхая из Института генетики и биологии развития (IGDB) Китайской академии наук раскрыла ранее скрытый механизм, регулирующий размер зерен риса - ключевой фактор, определяющий урожайность и качество урожая.
Результаты исследования, опубликованные в журнале The EMBO Journal, показывают, как окислительно-восстановительные молекулярные взаимодействия действуют как «переключатели» и «ножницы» для точной настройки развития зерен.
Размер зерна риса напрямую влияет как на производительность, так и на рыночную стоимость, а белок GS3 давно известен тем, что подавляет удлинение зерна. Естественные мутации, снижающие активность GS3, широко применяются в селекции риса для получения более длинных зерен. Однако точный молекулярный механизм, контролирующий функцию GS3, до сих пор оставался неясным.
Исследовательская группа обнаружила, что GS3 образует молекулярные кластеры (олигомеры) посредством дисульфидных связей - химической связи между атомами серы в белках. Эти кластеры снижают способность GS3 взаимодействовать с другим белком, регулирующим рост (субъединица G-белка RGB1), тем самым ослабляя его ограничение на удлинение зерна.
Исследователи определили фермент глутаредоксин, названный WG1, как молекулярные «ножницы» в этой системе. WG1 расщепляет дисульфидные связи, удерживающие кластеры GS3 вместе, превращая их обратно в мономеры - отдельные активные молекулы, способные сдерживать удлинение зерен. Это окислительно-восстановительное преобразование подчеркивает динамическую регуляторную систему, управляемую клеточными окислительными условиями.
Исследователи также обнаружили, что богатая цистеином С-концевая область GS3 необходима для формирования кластеров, что объясняет, почему природные варианты GS3 «с укороченными хвостами» приводят к образованию более коротких зерен.
Источник: EMBO Journal (2025). DOI: 10.1038/s44318-025-00462-9
Это открытие связывает окислительно-восстановительную биологию с сельскохозяйственной наукой. «Это первая демонстрация окислительно-восстановительной регуляции в передаче сигналов растительных G-белков. Это открывает путь к манипулированию белковыми взаимодействиями посредством окислительно-восстановительной инженерии. Нацеленное редактирование генов в области GS3, богатой цистеином, может позволить точно регулировать длину зерна - многообещающая стратегия для будущего «дизайнерского риса» с потенциальными преимуществами для различных культур», - сказал профессор Ли Юньхай, ведущий исследователь.
Источник: Chinese Academy of Sciences. Автор: Чжан Наньнань.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
