Хлоропласты управляют молекулярной жизнью корней растения

Реагируя на солнечный свет, хлоропласты в листьях указывают корням, как теперь нужно разрезать и сшивать насинтезированную РНК. Благодаря фотосинтезу у растений особые отношения с солнечным светом: они могут поглощать углекислый газ, синтезируя углеводы в буквальном смысле «из воздуха».

Не удивительно, что многие растительные гены работают на хлоропласты, где и происходит фотосинтез, и что активность этих генов зависит от солнечного света. При этом сами хлоропласты могут посылать в ядро некие сигналы, влияющие на активность генов. И хотя о таком общении хлоропластов с ядром растительной клетки известно давно, природа этих сигналов продолжает до сих пор интриговать учёных.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science, лишь запутывает дело. Альберто Корнблихт (Alberto Kornblihtt) из Буэнос-Айресского университета (Аргентина) и его коллеги из Австрии и Великобритании обнаружили, что хлоропласты могут влиять не только на транскрипцию, но и на посттранскрипционную судьбу РНК, синтезированной в ядре.


Как известно, матричная РНК после синтеза претерпевает сплайсинг, когда из молекулы незрелой РНК вырезаются некоторые куски, а оставшиеся сшиваются так, чтобы рибосомы смогли синтезировать некий белок, нужный в данный момент клетке. Этот процесс выполняет сложноустроенная белковая машина, причём сами белки, входящие в её состав, синтезируются с РНК, которая тоже проходит сплайсинг.

Сплайсинг зависит от внешних сигналов: текущие условия определяют тот или иной вариант РНК, нужный клетке. И вот оказалось, что сплайсинг РНК, кодирующих белки сплайсинга, зависит от солнечного света, а непосредственным источником сигнала служат хлоропласты. То, что «сигналополучателем» оказывается белок сплайсинга, говорит о том, что сигнал этот имеет глобальное значение — ведь он таким образом влияет на молекулярную машину, работающую со многими РНК.

Более того, этот хлоропластный сигнал распространяется по растению целиком. Если листья получали свет, то сплайсинговая модификация происходила и в корнях тоже. На всякий случай биологи пытались освещать и сами корни, но никакого эффекта не добились. То есть сигнал, родившись в листьях, действительно как-то добирается до корней.

С одной стороны, тут всё понятно: свет для растений исключительно важен, он определяет почти все жизненные процессы, а поэтому его влияние должно распространиться на всё растительное тело. Вот оно и распространяется. Но как именно, ещё предстоит узнать. Одно ясно уже сейчас: это не сахара, потому что сами по себе сахара в эксперименте никакого сплайсинга не регулировали. Возможно, тот способ, которым хлоропласты общаются с ядрами своих клеток и другими частями растения, родом из тех времён, когда хлоропласты только-только перестали быть самостоятельными клетками и только-только учились строить отношения с поглотившими их клетками-хозяевами...