إيجابيات وسلبيات العمل الإضافي – تولي وظيفة إضافية بالإضافة إلى العمل بدوام كامل – محل نقاش ساخن. ولكن في علم الأحياء ، فإن العمل الإضافي ليس نادرًا ، حيث تؤدي البروتينات الفردية غالبًا وظائف متعددة. لسنوات عديدة ، عرف العلماء أن بروتين العضو الزهري غير العادي (UFO) يبدو أنه يقوم ببعض الإضاءة الإضافية.
بناءً على بنية البروتين ، يُعتقد أن دوره في النباتات يستهدف البروتينات للتدمير. ولكنه يعمل أيضًا مع البروتين الورقي (LFY) للمساعدة في تكوين الأزهار. لقد ألقى فريق من العلماء من فرنسا الضوء الآن على كيفية أداء هذا البروتين لدورين.
الزهور والجسم الغريب
عندما يتعلق الأمر بتكوين الأزهار ، فإن البروتين الورقي (LFY) هو عامل حقيقي. تُبنى الأزهار من أجزاء تسمى السبلات ، والبتلات ، والأسدية ، والكاربيل ، مرتبة في زهور. إن بروتين LFY ، الذي يعمل بمفرده أو بالاشتراك مع بروتينات أخرى ، مسؤول عن تنشيط الجينات الضرورية لتكوين كل جزء من هذه الأجزاء. يتحد LFY مع UFO للمساعدة في تكوين البتلات والأسدية.
بحسب ال دراسة المؤلف الرئيسي ، فرانسوا بارسي من CNRS وجامعة Grenoble Alpes ، السبب في أن الأمر استغرق أكثر من 25 عامًا لمعرفة آلية UFO-LFY كان بسبب “الطبيعة المضللة لبروتين UFO.”
ينتمي الجسم الغريب إلى مجموعة من حوالي 700 بروتين تتميز بنمط من الأحماض الأمينية ، يُسمى مجال الصندوق F ، الذي ينظم مستويات البروتينات الأخرى. قال بارسي إن الجسم الغريب يحدد بروتينات أخرى للتدمير: “إنه يضع علامة كيميائية على البروتين المختار للتحلل. بمجرد تمييز البروتين ، [some] آلات الخلية ، تسمى [a] بروتيازوم ، يتعرف على العلامة ويقطع البروتين إلى مئات القطع “.
لذلك ، قد تتوقع أن UFO يشير أيضًا إلى LFY للتدمير. عادة ، يجب أن تتحلل من بروتين LFY أيضًا. ومع ذلك ، في حالة LFY ، وجدنا أن الجسم الغريب لديه وظيفة مختلفة تمامًا – وهي الارتباط بمنطقة من الحمض النووي التي لا يمكن الوصول إليها بواسطة LFY وحدها.
عندما يجتمع LFY و UFO ، يلتصقان بالحمض النووي بالقرب من الجينات الضرورية لتكوين البتلات والأسدية.
بدأ بارسي وفريقه أبحاثهم قبل أربع سنوات من خلال إنتاج بروتين الجسم الغريب بكميات كبيرة في خلايا الحشرات. قال بارسي: “لقد كان تحديًا كبيرًا ، لأن الجسم الغريب هو أحد أصعب البروتينات التي يتم إنتاجها بشكل مصطنع”.
حيثما توجد الزهور
اتضح أن الجسم الغريب لا يحتاج إلى تدمير البروتينات الأخرى للعمل مع LFY. ثم قمنا بتعديله عن طريق إزالة المجال F-box المسؤول عن تحلل البروتينات الشريكة. ولدهشتنا ، اكتشفنا أنه على الرغم من إزالة وظيفته الرئيسية المفترضة ، لا يزال البروتين يعمل بشكل جيد مع بروتين LFY ، “قال بارسي. كشفت التجربة أن بروتين UFO يؤدي بعض الوظائف الأخرى بخلاف استهداف البروتينات للتدمير.
يبدو أن هذه الوظيفة الإضافية تتضمن تغيير تسلسلات الحمض النووي التي يلتصق بها ليفي. حصل الباحثون على بنية ثلاثية الأبعاد للتفاعل بين LFY و UFO ومناطق الحمض النووي التي يرتبطون بها باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني. وفقًا لـ Parcy ، عندما يعمل UFO و LFY معًا ، فإنهما قادران على التمسك بمناطق الحمض النووي المسؤولة عن تكوين البتلة والسداة. لا يمكن لأي من هذه البروتينات أن تلتصق بهذا الحمض النووي بمفردها.
“هذا يعني أنه في حين أن كل بروتين لديه القدرة على لمس منطقة الحمض النووي بشكل ضعيف ، فإنه عند الجمع ، فإنه يضيف إلى قوتها ، مما يؤدي إلى تفاعل مع نموذج DNA جديد ،” قال.
جمعية LFY-UFO موجودة في جميع النباتات المزهرة. في الأرز أيضًا ، يلتصق البروتينان ، LFY و UFO ، معًا لتمكينهما من ربط مناطق جديدة من الحمض النووي ، مما يؤدي إلى تطوير جزء من النبات يحمل حبوبه ، يسمى العناقيد الزهرية.
ماذا تفعل هنا؟
وفقًا لـ Parcy ، لا نعرف حاليًا لماذا يستمر بروتين UFO في امتلاك مجال F-box ، والذي لا يلعب أي دور في تفاعله مع LFY.
“إذا كان هذا المجال عديم الفائدة تمامًا ، لكان قد أزاله التطور. حقيقة أنها لا تزال موجودة تعني أن لها دورًا لا يزال يتعين اكتشافه. ربما يلعب الجسم الغريب دورًا في تحطيم البروتينات الأخرى. لا نعرف بعد. ولكن ما يمكننا قوله على وجه اليقين هو أن هذه الوظيفة ليست ضرورية لصنع بتلات وسداة “.
ومع ذلك ، فهو ليس اللغز الوحيد الذي يحيط بالزهور. أحد الألغاز الكبيرة هو ما تسبب في أصل الأزهار ، خاصة بالنظر إلى أن الارتباط بين LFY و UFO يبدو أنه يسبق الزهرة الأولى. تشير دراستنا إلى أن آلية المشاركة هذه كانت موجودة بالفعل في عاريات البذور مثل الصنوبريات وكذلك في السرخس. قال بارسي “يجب أن يكون لها دور آخر عندما لم تكن هناك أزهار”.
على الرغم من وجود فرضيات حول سبب نشوء الأزهار منذ أكثر من 130 مليون سنة ، إلا أن الإجابة لا تزال بعيدة المنال.
الجسم الغريب ليس البروتين الوحيد الذي يقوم ببعض العمل الإضافي. وفقًا لكريستين فوير ، أستاذة علوم النبات بجامعة برمنغهام ، فإن العديد من البروتينات تؤدي وظائف مهمة بالإضافة إلى تلك التي تم وصفها لأول مرة لها.
قال فويير ، الذي لم يكن كذلك جزء من البحث.
نباتات الطبيعة ، 2023. DOI: 10.1038 / s41477-022-01336-2
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
