Дослідники розкрили механізм активації захисту рослин саліциловою кислотою

Дослідники описали механізми, за якими саліцилова кислота активує захисні гени рослин через рецептори NPR1, NPR3 і NPR4. Робота, опублікована в Nature, зосереджена на модельній рослині Arabidopsis і пояснює, як зв’язування цього фітогормону змінює транскрипційну регуляцію генів, відповідальних за захисні реакції.

Саліцилова кислота є ключовим фітогормоном, що активує захист рослин. NPR1, також відомий як NIM1, а також NPR3 і NPR4 раніше були визначені як рецептори саліцилової кислоти. Водночас механізм, який поєднує сприйняття кислоти цими білками з увімкненням захисних генів, залишався нез’ясованим.

Активація через NPR1

Автори ідентифікували субодиницю 15A медіаторного комплексу — MED15A — як ланку між NPR1 і медіаторним комплексом, що керує транскрипцією. За наявності саліцилової кислоти NPR1 безпосередньо взаємодіє з MED15A. Структурний і функціональний аналіз показав, що цей зв’язок є необхідним для транскрипційної активації, опосередкованої NPR1.

Медіаторний комплекс бере участь у регулюванні транскрипції, тобто процесу зчитування генетичної інформації для утворення РНК. Виявлена взаємодія дає змогу пояснити, як сигнал від саліцилової кислоти через NPR1 передається до механізмів активації захисних генів.

Послаблення репресії генів

Паралельно саліцилова кислота знімає транскрипційну репресію, яку забезпечують NPR3 і NPR4. Білок NIMIN1 взаємодіє з NPR3/NPR4 та корепресором Topless, або TPL. Це з’єднує їх із репресивним комплексом Polycomb 2, який бере участь у триметилюванні гістону H3K27 у генах, чутливих до саліцилової кислоти.

За дії саліцилової кислоти взаємодії NPR3/NPR4 з NIMIN1 пригнічуються. Водночас знижується рівень триметилювання H3K27 і зростає ацетилювання гістонів у цільових генах, що послаблює репресію, пов’язану з NPR3/NPR4. Автори зазначають, що результати можуть стати основою для створення ефективніших аналогів саліцилової кислоти для агрохімії та підвищення стійкості культур через зміну сприйняття й сигналізації цього фітогормону.