Onderzoekers van de afdeling Biochemie van het Indian Institute of Sciences (IISc) hebben een lang gezocht mechanisme ontdektvoor het reguleren van de groei van primitieve landplanten zoals mossen en levermossen (een groep waartoe ook mossen en levermossen behoren), die behouden bleef in latere bloeiende planten.
Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemical Biology, richtte zich op de niet-canonieke regulatie van DELLA-eiwitten, een belangrijke groeiregulator die de celdeling in embryofyten (landplanten) onderdrukt.
Interessant is dat bryofyten, de eerste planten die ongeveer 500 miljoen jaar geleden op het land verschenen, de GID1-receptor missen, ondanks dat ze het fytohormoon GA produceren. Dit roept de vraag op hoe de groei en ontwikkeling van deze vroege landplanten werden gereguleerd.
Met behulp van de levermos Marchantia polymorpha als modelsysteem ontdekten de onderzoekers dat deze primitieve planten een gespecialiseerd enzym gebruiken, MpVIH, dat de cellulaire boodschapper inositolpyrofosfaat (InsP₈) produceert, om DELLA af te breken zonder de betrokkenheid vangibberellinezuur.
De onderzoekers gebruikten het CRISPR-Cas9-systeem om het gen dat codeert voor het VIH-enzym uit te schakelen, waarmee de rol ervan werd bevestigd. Planten zonder functioneel VIH vertoonden ernstige ontwikkelingsstoornissen en morfologische afwijkingen, zoals compacte bladeren, verminderde radiale groei en het ontbreken van kelken. Deze defecten werden geëlimineerd door het plantengenoom zodanig aan te passen dat er slechts één uiteinde (de N-terminus) van het VIH-enzym ontstond. Met behulp van geavanceerde chromatografietechnieken ontdekte het team dat de N-terminus een kinasedomein bevat dat de productie van InsP₈ katalyseert.
De onderzoekers ontdekten dat DELLA een van de cellulaire doelwitten is van VIH-kinase. Bovendien observeerden ze dat de fenotypes van MpVIH-deficiënte planten vergelijkbaar waren met die van M. polymorpha-planten met verhoogde DELLA-expressie.
"Op dit punt waren we enthousiast om te begrijpen of de stabiliteit of activiteit van DELLA wordt versterkt in planten met een MpVIH-deficiëntie", aldus Priyanshi Rana, eerste auteur en promovendus in de onderzoeksgroep van Lahey. In overeenstemming met hun hypothese ontdekten de onderzoekers dat remming van DELLA de gebrekkige groei- en ontwikkelingsfenotypes van MpVIH-mutante planten aanzienlijk kan herstellen. Deze resultaten suggereren dat VIH-kinase DELLA negatief reguleert en zo de plantengroei en -ontwikkeling bevordert.
Onderzoek naar DELLA-eiwitten gaat terug tot de Groene Revolutie, toen wetenschappers onbewust hun potentieel exploiteerden om hoogproductieve semi-dwergvariëteiten te creëren. Hoewel de details van hun werk destijds onduidelijk waren, stelt moderne technologie wetenschappers in staat om de functies van deze eiwitten te manipuleren door middel van genetische manipulatie, wat de oogstopbrengsten effectief verhoogt.
Plaatsingstijd: 23-10-2025