మొక్కలలో డెల్లా ప్రోటీన్ నియంత్రణ యంత్రాంగాన్ని పరిశోధకులు ఆవిష్కరించారు.

ఇండియన్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్సెస్ (IISc)లోని బయోకెమిస్ట్రీ విభాగ పరిశోధకులు, బ్రయోఫైట్స్ (నాచు మరియు లివర్‌వర్ట్‌లతో సహా) వంటి ఆదిమ భూమి మొక్కలు ఉపయోగించే, చాలా కాలంగా వెతుకుతున్న ఒక యంత్రాంగాన్ని కనుగొన్నారు.మొక్కల పెరుగుదలను నియంత్రించడం– ఇటీవలి కాలంలో పరిణామం చెందిన పుష్పించే మొక్కలలో కూడా సంరక్షించబడిన ఒక యంత్రాంగం.

నేచర్ కెమికల్ బయాలజీ జర్నల్‌లో ప్రచురితమైన ఈ అధ్యయనం, పిండ దశలో ఉన్న మొక్కలలో (భూమిపై పెరిగే మొక్కలు) కణ విభజనను నిరోధించగల ప్రధాన పెరుగుదల నియంత్రకం అయిన డెల్లా (DELLA) ప్రోటీన్ యొక్క అసంప్రదాయ నియంత్రణపై దృష్టి సారిస్తుంది.
"డెల్లా ఒక స్పీడ్ బంప్ లాగా పనిచేస్తుంది, కానీ ఈ స్పీడ్ బంప్ నిరంతరం ఉంటే, మొక్క కదలలేదు," అని బయోకెమిస్ట్రీ అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ మరియు ఈ అధ్యయన సహ రచయిత అయిన దేబబ్రత లాహా వివరిస్తున్నారు. అందువల్ల, మొక్కల పెరుగుదలను ప్రోత్సహించడానికి డెల్లా ప్రోటీన్ల విచ్ఛిన్నం చాలా కీలకం. పుష్పించే మొక్కలలో, ఫైటోహార్మోన్గిబ్బరెల్లిన్ (GA)ఇది దాని గ్రాహకం GID1కు బంధించబడి, GA-GID1-DELLA సంక్లిష్టాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. తదనంతరం, DELLA నిరోధక ప్రోటీన్ యుబిక్విటిన్ గొలుసులకు బంధించబడి, 26S ప్రోటియాసోమ్ ద్వారా క్షీణించబడుతుంది.
ఆసక్తికరంగా, సుమారు 500 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం భూమిపై స్థిరపడిన తొలి మొక్కలలో బ్రయోఫైట్లు కూడా ఉన్నాయి. అవి గిబ్బరెల్లిన్ (GA) అనే ఫైటోహార్మోన్‌ను ఉత్పత్తి చేసినప్పటికీ, వాటిలో GID1 గ్రాహకం ఉండదు. ఇది ఒక ప్రశ్నను లేవనెత్తుతుంది: ఈ తొలి భూమి మొక్కల పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధి ఎలా నియంత్రించబడ్డాయి?
పరిశోధకులు సంబంధిత VIH జన్యువును తొలగించడానికి CRISPR-Cas9 వ్యవస్థను ఉపయోగించారు, తద్వారా VIH పాత్రను నిర్ధారించారు. క్రియాత్మక VIH ఎంజైమ్ లేని మొక్కలు తీవ్రమైన పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధి లోపాలను, అలాగే దట్టమైన థాలస్, బలహీనమైన వ్యాసార్ధ పెరుగుదల మరియు పుష్పకోశం లేకపోవడం వంటి స్వరూప అసాధారణతలను ప్రదర్శిస్తాయి. VIH ఎంజైమ్ యొక్క ఒక చివరను (N-టెర్మినస్) మాత్రమే ఉత్పత్తి చేసేలా మొక్క జన్యువును సవరించడం ద్వారా ఈ లోపాలను సరిదిద్దారు. అధునాతన క్రోమాటోగ్రఫీ పద్ధతులను ఉపయోగించి, N-టెర్మినస్‌లో InsP₈ ఉత్పత్తిని ఉత్ప్రేరకపరిచే కైనేస్ డొమైన్ ఉందని పరిశోధక బృందం కనుగొంది.
VIH కైనేస్ యొక్క సెల్యులార్ లక్ష్యాలలో DELLA ఒకటి అని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. అంతేకాకుండా, MpVIH లోపం ఉన్న మొక్కల ఫినోటైప్, DELLA వ్యక్తీకరణ పెరిగిన మిస్కాంథస్ మల్టిఫార్మే మొక్కల ఫినోటైప్‌ను పోలి ఉందని వారు గమనించారు.
"ఈ దశలో, MpVIH లోపం ఉన్న మొక్కలలో DELLA స్థిరత్వం లేదా క్రియాశీలత మెరుగుపడిందా లేదా అని నిర్ధారించడానికి మేము ఆసక్తిగా ఉన్నాము," అని లాహే పరిశోధన బృందంలోని డాక్టరల్ విద్యార్థిని మరియు ఈ పత్రానికి మొదటి రచయిత్రి అయిన ప్రియాన్షి రాణా అన్నారు. వారి పరికల్పనకు అనుగుణంగా, MpVIH మ్యూటెంట్ మొక్కలలో DELLA నిరోధం పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధి లోపాలను గణనీయంగా పునరుద్ధరించిందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. ఈ ఫలితాలు VIH కైనేస్, DELLAను ప్రతికూలంగా నియంత్రిస్తుందని, తద్వారా మొక్కల పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధిని ప్రోత్సహిస్తుందని సూచిస్తున్నాయి.
ఈ బ్రయోఫైట్‌లో ఇనోసిటాల్ పైరోఫాస్ఫేట్ (InsP₈) డెల్లా (DELLA) ప్రోటీన్ వ్యక్తీకరణను ఏ యంత్రాంగం ద్వారా నియంత్రిస్తుందో స్పష్టం చేయడానికి పరిశోధకులు జన్యు, జీవరసాయన మరియు జీవభౌతిక పద్ధతులను మిళితం చేశారు. ప్రత్యేకంగా, MpVIH ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన InsP₈, MpDELLA ప్రోటీన్‌కు బంధించబడి, దాని పాలియుబిక్విటినేషన్‌ను ప్రోత్సహిస్తుంది, ఇది ప్రోటియాసోమ్ ద్వారా ఈ నిరోధక ప్రోటీన్ యొక్క క్షీణతకు దారితీస్తుంది.
డెల్లా ప్రోటీన్‌పై పరిశోధన హరిత విప్లవ కాలం నాటిది. ఆ సమయంలో శాస్త్రవేత్తలు, తెలియకుండానే, అధిక దిగుబడినిచ్చే పొట్టి రకాలను సృష్టించడానికి దాని సామర్థ్యాన్ని ఉపయోగించుకున్నారు. ఆ కాలంలో దాని పనితీరు విధానం తెలియకపోయినప్పటికీ, ఆధునిక సాంకేతికతలు జన్యు సవరణను ఉపయోగించి ఈ ప్రోటీన్ యొక్క పనితీరును మార్చడానికి శాస్త్రవేత్తలకు వీలు కల్పించాయి, తద్వారా పంట దిగుబడులను సమర్థవంతంగా పెంచగలిగారు.
"జనాభా పెరుగుదల, సాగుభూమి తగ్గిపోవడంతో పంట దిగుబడులను పెంచడం అత్యంత కీలకమైంది," అని రాహా అన్నారు. పిండ దశలో ఉన్న మొక్కలలో InsP₈-నియంత్రిత DELLA విచ్ఛిన్నం విస్తృతంగా జరగగలదనే వాస్తవాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఈ ఆవిష్కరణ తర్వాతి తరం అధిక దిగుబడినిచ్చే పంటల అభివృద్ధికి మార్గం సుగమం చేయగలదు.