Акция
Блог
Процитировать
Печать
Электронная почта
ЗакладкаНаука Каждый День (23 октября 2009) — команда биологов в Калифорнии во главе с исследователями в Научно-исследовательском институте Scripps и университете Калифорнии (UC), Сан-Диего решил структуру критической молекулы, которая помогает заводам выжить во время засухи. Понимание внутренних работ этой молекулы может помочь ученым намереваться, что новые способы защитить зерновые культуры против длительных сухих периодов, потенциально улучшая урожай уступают во всем мире, помогая biofuels производство на неплодородных землях и смягчая человеческие и экономические затраты засухи.
- Засуха
- Генетика
- Молекулярная биология
- Исследование Засухи
- Серьезная Погода
- Кислотный дождь
- Засуха
- Перегной
- Трансгенные заводы
- Ошибка Сан Андреаса
Результаты были описаны в Экспрессе Науки журнала, прогресс проблема онлайн журнала Наука, 22 октября 2009.
"Эта молекулярная структура помогает объяснить механизм позади терпимости засухи на заводах," сказали Элизабет Джецофф, Исследователь Scripps, который возглавлял команду от Исследования Scripps, UC Сан-Диего, Лоуренс Беркели Национальная Лаборатория, и Прибрежная полоса UC. "Мы очень взволнованы результатами."
Согласно Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA), главная засуха за одни только прошлые три года все вместе вызвала больше чем десять миллиардов долларов в потерях к зерновым культурам и другим убыткам в Соединенных Штатах. Проблема особенно объявлена в западных областях фермы, таких как те в Калифорнии, которая является теперь тремя годами в серьезную засуху.
Недавно решенная структура показывает трехмерное представление критического гормона завода, названного abscisic кислотой, приложенной к ее "целевому" белку под названием PYR1. Кислота Abscisic является ключевой ко многим процессам завода, включая к тактике выживания в оспаривании условиям окружающей среды.
"В раскрытии, как гормон завода функционирует при напряженных условиях, эта работа обеспечивает важные подсказки о том, как гормоны могли бы отрегулировать решающие физиологические ответы в людях," сказал Жан Шен, директор программы с Национальными Институтами Национального Института Здоровья Общих Медицинских наук.
Таинственный Гормон
Когда терпимые к засухе заводы обнаруживают сухие условия, они синтезируют abscisic кислоту, которая вызывает изменения от подсказок корня до листьев и цветов. Заводы под влиянием этого гормона начинают сохранять воду. Их семена бездействуют в основании. Их листья закрывают микроскопические поры, чтобы остановить водную потерю. Они замедляют свой собственный рост, и они сигнализируют многочисленные генетические изменения, повторно программируя их непосредственно, чтобы достигнуть их единственной самой неотложной цели - выживание.
"Кислота Abscisic вызывает множество механизмов терпимости засухи завода," сказал cо-исследователь Джулиан Шрёдер Сан-Диего UC.
Гормон abscisic кислота был обнаружен в начале 1960-ых, и биологи завода знали в течение многих десятилетий, что это играет эту важную роль в поддержании заводов во время засухи. Несмотря на этот факт, говорит Джецофф, который является профессором в Отделе Молекулярной биологии и Институте Skaggs Химической Биологии при Исследовании Scripps, никто не понял, как гормон функционирует.
"Это было довольно таинственным," говорит Джецофф, "все же решение этой тайны является ключевым к управлению ответами засухи, чтобы защитить заводы."
Ранее в этом году, однако, картина того, как abscisic кислотные работы стали более ясными, когда две отдельных группы ученых обнаружили группу генов, связанных с гормоном. Одновременные мутации в четырех из этих связанных генов привели к abscisic кислотному ответу, которому очень ослабляют, и уменьшили сопротивление засухи. Ученые подозревали, что это было, потому что гены произвели белки, которые обычно являются целями гормона - ассоциация, которую разрушили мутации. Одна из групп была командой исследователей во главе с Шоном Катлером Прибрежной полосы UC, начальная работа которой над белком PYR1 привел к текущему исследованию.
"Это раннее исследование с Шоном привело к важным новым вопросам," сказал Шрёдер, который вместе с Getzoff начал текущее исследование. "Мы хотели знать, связывала ли abscisic кислота определенно с белком PYR1 как гормональный рецептор или действовало ли это как клей между белками партнера и PYR1."
Структура Показана
Сотрудничая близко со Шрёдером и его лабораторией, Getzoff и ее группа решили попытаться выяснить точно, как PYR1 был вовлечен в сопротивление засухи, смотря на PYR1 и abscisic кислотные молекулы на микрои nano-весы.
"Исследователи команды Нориюки Нишимера Сан-Диего UC, Kenichi Hitomi, Эндрю Арвэй, и Chiharu Hitomi Исследования Scripps, и Роберта Рэмбо Лоуренса Беркели, Национальная Лаборатория использовала мультидисциплинарное нападение, чтобы преодолеть проблемы в характеристике abscisic кислотного датчика и расшифровать его механизм," сказал Джецофф.
Во-первых, лаборатория Джецоффа завербовала использование техники, названной кристаллографией рентгена. Кристаллография рентгена - метод, который может определить трехмерные положения для отдельных атомов структуры белка. Чтобы сделать работу техники, ученые управляют белком или некоторой другой молекулой так, чтобы кристалл сформировался, который является часто чрезвычайно трудным. Если ученые имеют успех в создании кристалла, оно тогда помещено перед лучом рентген, которые дифрагировали, когда они ударяют атомы кристалла. Основанный на образце дифракции, ученые могут восстановить форму оригинальной молекулы.
В этом случае, команда попыталась сделать кристаллы PYR1 связанными с abscisic кислотой. Они преуспели и были в состоянии решить и проанализировать структуру.
Кроме того, лаборатория Шрёдера изучила ассоциацию этих молекул в живущих ячейках завода. И Rambo сделал дополнительные структурные исследования с рентгенами, чтобы смотреть на то, как закрепление гормона к PYR1 заставило белок изменять форму в решении.
Исследование показало, что две копии PYR1 соответствуют уютно вместе в ячейках завода. Там, они предназначены abscisic кислотой. У каждой копии молекулы PYR1 есть внутреннее открытое пространство как внутренняя часть консервной банки, и когда гормональная молекула приходит, это соответствует аккуратно в одно из двух мест. Это вызывает часть белка PYR1, который команда называет "крышку", чтобы закрыть. Дальнейшие структурные изменения к другим частям молекулы PYR1 начинают взаимодействия с другими белками, таким образом вызывающими процессы завода для того, чтобы сопротивляться засухе.
Мучение Возможностей
Структура может показать новые способы улучшить терпимость засухи на заводах, отмечает Джецоффа. Такие усовершенствования были бы благом для сельского хозяйства, которое является единственным наибольшим использованием для воды в большей части мира, потребляя до 90 процентов доступной воды в некоторых из самых горячих и самых засушливых частей мира, которые являются часто склонными к засухе.
Один возможный способ перевести это исследование к сельскохозяйственной продукции, говорит Джецофф, должен был бы проектировать химикаты, чтобы подражать действию abscisic кислоты. Такие химикаты были бы тогда распылены на зерновых культурах, чтобы защитить их перед лицом вырисовывающейся засухи. Сам гормон не работал бы с этой целью, потому что производство промышленных весов abscisic кислоты будет очень дорого, и солнечный свет может преобразовать это в бездействующую форму. Джецофф предостерегает, однако, это вероятно взяло бы за годы до того, как такие вещества были готовы к широко распространенному коммерческому использованию. Шрёдер добавляет, что понимание структуры abscisic участка связывания кислоты могло очевидно помочь в перепроектировании рецептора непосредственно быть связанным и активизированным известными дешевыми и экологически безопасными химикатами. Это могло быть будущим благом для сельского хозяйства.
Эта работа была поддержана Национальными Институтами Здоровья, Национальным научным фондом, Министерством энергетики, и Институтом Skaggs Химической Биологии.
Источник Истории:
Приспособленный от материалов, обеспеченных Научно-исследовательским институтом Scripps, через EurekAlert!, обслуживание AAAS.
Ссылка Журнала:
- Nishimura, Hitomi, Arvai, и Rambo и др. Структурный Механизм Связывания кислоты Abscisic и Передачи сигналов Димерным PYR1. Наука, 23 октября 2009
Отметьте: Если никакому автору не дают, источник процитирован вместо этого.
увеличить
Исследование Находит Способ Удвоить Зерновые культуры Риса
В Охваченных засухой Областях 
Исследователи Изучают Растущие Зерновые культуры
Биологического топлива На Оставленных Промышленных площадках 
Исследователь Изучает Белки, Которые Делают Расцвет
Риса 