Penyelidik dari Jabatan Biokimia di Institut Sains India (IISc) telah menemui mekanisme yang telah lama dicari yang digunakan oleh tumbuhan tanah primitif seperti bryophytes (termasuk lumut dan lumut hati) untukmengawal pertumbuhan tumbuhan– mekanisme yang juga telah dipelihara dalam tumbuh-tumbuhan berbunga yang lebih baru berkembang.
Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Chemical Biology, memberi tumpuan kepada peraturan bukan klasik protein DELLA, pengawal selia pertumbuhan induk yang boleh menghalang pembahagian sel dalam tumbuhan embrio (tumbuhan darat).
"DELLA bertindak seperti bonggol laju, tetapi jika bonggol laju ini sentiasa ada, loji itu tidak boleh bergerak," jelas Debabrata Laha, profesor biokimia bersekutu dan pengarang bersama kajian itu. Oleh itu, degradasi protein DELLA adalah penting untuk menggalakkan pertumbuhan tumbuhan. Dalam tumbuhan berbunga, DELLA terdegradasi apabila phytohormonegiberelin (GA)mengikat GID1 reseptornya, membentuk kompleks GA-GID1-DELLA. Selepas itu, protein penindas DELLA mengikat rantai ubiquitin dan didegradasi oleh proteasome 26S.
Menariknya, bryophytes adalah antara tumbuhan pertama yang menjajah tanah, kira-kira 500 juta tahun dahulu. Walaupun mereka menghasilkan phytohormone gibberellin (GA), mereka kekurangan reseptor GID1. Ini menimbulkan persoalan: bagaimanakah pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan tanah awal ini dikawal?
Para penyelidik menggunakan sistem CRISPR-Cas9 untuk mengetuk gen VIH yang sepadan, dengan itu mengesahkan peranan VIH. Tumbuhan yang tidak mempunyai enzim VIH berfungsi mempamerkan kecacatan pertumbuhan dan perkembangan yang teruk dan keabnormalan morfologi, seperti thallus padat, pertumbuhan jejari terjejas, dan kekurangan kelopak. Kecacatan ini telah diperbetulkan dengan mengubah suai genom tumbuhan untuk menghasilkan hanya satu hujung (terminus-N) enzim VIH. Menggunakan teknik kromatografi lanjutan, pasukan penyelidik mendapati bahawa N-terminus mengandungi domain kinase yang memangkinkan penghasilan InsP₈.
Para penyelidik mendapati bahawa DELLA adalah salah satu sasaran selular VIH kinase. Tambahan pula, mereka memerhatikan bahawa fenotip tumbuhan kekurangan MpVIH adalah serupa dengan tumbuhan Miscanthus multiforme dengan peningkatan ekspresi DELLA.
"Pada peringkat ini, kami tidak sabar-sabar untuk menentukan sama ada kestabilan atau aktiviti DELLA dipertingkatkan dalam loji kekurangan MpVIH," kata Priyanshi Rana, pelajar kedoktoran dalam kumpulan penyelidikan Lahey dan pengarang pertama kertas itu. Selaras dengan hipotesis mereka, para penyelidik mendapati bahawa perencatan DELLA dengan ketara memulihkan kecacatan pertumbuhan dan perkembangan dalam tumbuhan mutan MpVIH. Penemuan ini menunjukkan bahawa VIH kinase secara negatif mengawal DELLA, dengan itu menggalakkan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Para penyelidik menggabungkan kaedah genetik, biokimia dan biofizikal untuk menjelaskan mekanisme yang mana inositol pirofosfat mengawal ekspresi protein DELLA dalam bryophyte ini. Khususnya, InsP₈, yang dihasilkan oleh MpVIH, mengikat kepada protein MpDELLA, menggalakkan polyubiquitinationnya, yang seterusnya membawa kepada degradasi protein penindas ini oleh proteasome.
Penyelidikan tentang protein DELLA bermula sejak Revolusi Hijau, apabila saintis secara tidak sedar mengeksploitasi potensinya untuk mencipta varieti separuh kerdil yang menghasilkan tinggi. Walaupun mekanisme tindakannya tidak diketahui pada masa itu, teknologi moden telah membolehkan saintis menggunakan penyuntingan gen untuk memanipulasi fungsi protein ini, dengan itu meningkatkan hasil tanaman dengan berkesan.
"Dengan pertumbuhan penduduk dan tanah pertanian yang semakin mengecil, peningkatan hasil tanaman menjadi kritikal," kata Raha. Memandangkan kemerosotan DELLA yang dikawal oleh InsP₈ boleh merebak secara meluas dalam tumbuhan embrio, penemuan ini boleh membuka jalan kepada pembangunan tanaman hasil tinggi generasi akan datang.
Masa siaran: 31-Okt-2025