Mezinárodní výzkum výrazně rozšířil poznatky o fungování brassinosteroidů, jedné z nejdůležitějších skupin rostlinných hormonů. Vědci totiž popsali, jakým způsobem rostliny tyto hormony rozpoznávají. Výsledky studie zveřejnil prestižní vědecký časopis Nature Plants. Na výzkumu se podíleli vědci z Univerzity v Ženevě a z Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR.
Brassinosteroidy řídí řadu zásadních procesů v životě rostlin. Ovlivňují růst buněk, vývoj vodivých pletiv, rozmnožování i schopnost rostlin reagovat na nepříznivé podmínky, jako jsou sucho, vysoké či nízké teploty. Mezinárodní tým vedený vědci z Univerzity v Ženevě nyní podrobně popsal, jak jednotlivé brassinosteroidy rozpoznávají buněčné receptory a co rozhoduje o jejich biologické aktivitě.
Rostliny rozpoznávají více hormonů, než se předpokládalo
Výzkumníci analyzovali u modelové rostliny huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) interakce mezi patnácti brassinosteroidy a čtyřmi receptory. Ukázalo se, že na receptory se účinně váže větší počet těchto hormonů, než se dosud předpokládalo. Dosavadní výzkum se přitom soustředil především na brassinolid, který byl považován za hlavního biologicky aktivního zástupce této skupiny.
Olomoucký tým zajistil kompletní chemickou a analytickou část výzkumu. Připravil všechny potřebné syntetické i některé přírodní deriváty brassinosteroidů a současně analyzoval jejich přirozené koncentrace v rostlinách.
Chemickou část výzkumu zajistili olomoučtí vědci
„Bez přípravy celé série brassinosteroidních derivátů by tento výzkum nebylo možné v takovém rozsahu uskutečnit. Zároveň jsme zjistili, že v rostlinách se ve výrazně vyšších koncentracích než brassinolid vyskytují například castasteron nebo 28-homocastasteron. Ve spojení s výsledky vazebných studií to naznačuje, že fyziologicky významnou roli hraje více brassinosteroidů, než se dosud předpokládalo,“ uvedl Miroslav Kvasnica z Laboratoře růstových regulátorů.
„Objasnili jsme chemické principy, které určují rozpoznávání brassinosteroidů receptory. Některé látky se sice vážou velmi silně, ale nedokážou vytvořit funkční receptorový komplex, a proto biologickou odpověď nespustí.“ Jana Oklešťková
Studie zároveň ukázala, že biologická aktivita těchto hormonů nezávisí pouze na tom, jak silně se navážou na receptor. Rozhodující je také správná orientace molekuly v receptoru a schopnost vytvořit funkční komplex s dalším proteinem, takzvaným koreceptorem.
„Objasnili jsme chemické principy, které určují rozpoznávání brassinosteroidů receptory. Některé látky se sice vážou velmi silně, ale nedokážou vytvořit funkční receptorový komplex, a proto biologickou odpověď nespustí. Tyto poznatky mohou být důležité pro další základní výzkum rostlinné signalizace,“ doplnila Jana Oklešťková.
Výsledky otevírají cestu k dalšímu výzkumu
Nové poznatky mohou usnadnit návrh nových syntetických analogů brassinosteroidů, jejichž příprava by byla jednodušší a levnější než u dnes známých účinných látek. Význam výsledků však spočívá především v rozšíření základních znalostí o fungování rostlinných hormonů a v otevření nových možností pro výzkum regulace růstu a vývoje rostlin. Autoři upozorňují, že případné praktické využití v zemědělství bude vyžadovat další výzkum.
Na studii se vedle Univerzity v Ženevě podíleli vědci z Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Ústavu experimentální botaniky AV ČR a Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. Český tým tvořili Miroslav Kvasnica, Jana Oklešťková, Karoll Ferrer a Miroslav Strnad.