സസ്യങ്ങളിലെ ഡെല്ല പ്രോട്ടീൻ നിയന്ത്രണത്തിന്റെ സംവിധാനം ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി.

ഇന്ത്യൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസസിലെ (ഐഐഎസ്‌സി) ബയോകെമിസ്ട്രി വിഭാഗത്തിലെ ഗവേഷകർ, ബ്രയോഫൈറ്റുകൾ (പായലുകളും ലിവർവോർട്ടുകളും ഉൾപ്പെടെ) പോലുള്ള പ്രാകൃത കര സസ്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ദീർഘകാല സംവിധാനം കണ്ടെത്തി.സസ്യവളർച്ച നിയന്ത്രിക്കുക- അടുത്തിടെ വികസിച്ച പൂച്ചെടികളിലും സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഒരു സംവിധാനം.

നേച്ചർ കെമിക്കൽ ബയോളജി ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച പഠനം, ഭ്രൂണ സസ്യങ്ങളിലെ (കരയിലെ സസ്യങ്ങളിൽ) കോശവിഭജനത്തെ തടയാൻ കഴിയുന്ന ഒരു മാസ്റ്റർ വളർച്ചാ റെഗുലേറ്ററായ ഡെല്ല പ്രോട്ടീന്റെ നോൺ-ക്ലാസിക്കൽ റെഗുലേഷനിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.
"ഡെല്ല ഒരു സ്പീഡ് ബമ്പ് പോലെയാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, പക്ഷേ ഈ സ്പീഡ് ബമ്പ് നിരന്തരം ഉണ്ടെങ്കിൽ, സസ്യത്തിന് ചലിക്കാൻ കഴിയില്ല," ബയോകെമിസ്ട്രി അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസറും പഠനത്തിന്റെ സഹ രചയിതാവുമായ ദേബബ്രത ലാഹ വിശദീകരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, സസ്യവളർച്ചയെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിന് ഡെല്ല പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഡീഗ്രേഡേഷൻ നിർണായകമാണ്. പൂച്ചെടികളിൽ, ഫൈറ്റോഹോർമോൺ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ ഡെല്ല ഡീഗ്രേഡുചെയ്യപ്പെടുന്നു.ഗിബ്ബെറെലിൻ (GA)അതിന്റെ റിസപ്റ്ററായ GID1-മായി ബന്ധിപ്പിച്ച് GA-GID1-DELLA സമുച്ചയം രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. തുടർന്ന്, DELLA റെപ്രസ്സർ പ്രോട്ടീൻ യൂബിക്വിറ്റിൻ ശൃംഖലകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയും 26S പ്രോട്ടീസോം വഴി വിഘടിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, ഏകദേശം 500 ദശലക്ഷം വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് ഭൂമിയിൽ ആദ്യമായി കോളനിവത്കരിച്ച സസ്യങ്ങളിൽ ബ്രയോഫൈറ്റുകളും ഉൾപ്പെട്ടിരുന്നു. അവ ഫൈറ്റോഹോർമോൺ ഗിബ്ബെറെലിൻ (GA) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അവയ്ക്ക് GID1 റിസപ്റ്റർ ഇല്ല. ഇത് ചോദ്യം ഉയർത്തുന്നു: ഈ ആദ്യകാല കര സസ്യങ്ങളുടെ വളർച്ചയും വികാസവും എങ്ങനെയാണ് നിയന്ത്രിക്കപ്പെട്ടത്?
അനുബന്ധ VIH ജീനിനെ ഇല്ലാതാക്കാൻ ഗവേഷകർ CRISPR-Cas9 സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ചു, അതുവഴി VIH ന്റെ പങ്ക് സ്ഥിരീകരിച്ചു. പ്രവർത്തനക്ഷമമായ VIH എൻസൈം ഇല്ലാത്ത സസ്യങ്ങൾ ഗുരുതരമായ വളർച്ചയും വികാസ വൈകല്യങ്ങളും സാന്ദ്രമായ താലസ്, റേഡിയൽ വളർച്ചയിലെ തകരാറുകൾ, കാലിക്‌സിന്റെ അഭാവം തുടങ്ങിയ രൂപാന്തര അസാധാരണത്വങ്ങളും പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. VIH എൻസൈമിന്റെ ഒരു അറ്റം (N-ടെർമിനസ്) മാത്രം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് സസ്യ ജീനോമിൽ മാറ്റം വരുത്തി ഈ വൈകല്യങ്ങൾ പരിഹരിച്ചു. നൂതന ക്രോമാറ്റോഗ്രാഫി ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, N-ടെർമിനസിൽ InsP₈ ന്റെ ഉത്പാദനത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്ന ഒരു കൈനേസ് ഡൊമെയ്ൻ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതായി ഗവേഷണ സംഘം കണ്ടെത്തി.
VIH കൈനേസിന്റെ കോശ ലക്ഷ്യങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് DELLA എന്ന് ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. കൂടാതെ, MpVIH കുറവുള്ള സസ്യങ്ങളുടെ ഫിനോടൈപ്പ് വർദ്ധിച്ച DELLA എക്സ്പ്രഷനുള്ള മിസ്കാന്തസ് മൾട്ടിഫോർം സസ്യങ്ങളുടേതിന് സമാനമാണെന്ന് അവർ നിരീക്ഷിച്ചു.
"ഈ ഘട്ടത്തിൽ, MpVIH കുറവുള്ള സസ്യങ്ങളിൽ DELLA സ്ഥിരതയോ പ്രവർത്തനമോ വർദ്ധിക്കുന്നുണ്ടോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ആകാംക്ഷയോടെ കാത്തിരിക്കുകയാണ്," ലാഹേയുടെ ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പിലെ ഡോക്ടറൽ വിദ്യാർത്ഥിയും പ്രബന്ധത്തിന്റെ ആദ്യ രചയിതാവുമായ പ്രിയാൻഷി റാണ പറഞ്ഞു. അവരുടെ സിദ്ധാന്തത്തിന് അനുസൃതമായി, DELLA ഇൻഹിബിഷൻ MpVIH മ്യൂട്ടന്റ് സസ്യങ്ങളിലെ വളർച്ചയ്ക്കും വികാസത്തിനും ഉള്ള വൈകല്യങ്ങളെ ഗണ്യമായി പുനഃസ്ഥാപിച്ചതായി ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. ഈ കണ്ടെത്തലുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് VIH കൈനേസ് DELLA യെ നെഗറ്റീവ് ആയി നിയന്ത്രിക്കുകയും അതുവഴി സസ്യവളർച്ചയും വികാസവും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നാണ്.
ഈ ബ്രയോഫൈറ്റിലെ ഡെല്ല പ്രോട്ടീൻ എക്സ്പ്രഷനെ ഇനോസിറ്റോൾ പൈറോഫോസ്ഫേറ്റ് നിയന്ത്രിക്കുന്ന സംവിധാനം വ്യക്തമാക്കുന്നതിനായി ഗവേഷകർ ജനിതക, ബയോകെമിക്കൽ, ബയോഫിസിക്കൽ രീതികൾ സംയോജിപ്പിച്ചു. പ്രത്യേകിച്ചും, MpVIH ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന InsP₈, MpDELLA പ്രോട്ടീനുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയും അതിന്റെ പോളിയുബിക്വിറ്റിനേഷൻ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് പ്രോട്ടിയോസോം വഴി ഈ റെപ്രസ്സർ പ്രോട്ടീന്റെ വിഘടനത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
ഡെല്ല പ്രോട്ടീനിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം ഹരിത വിപ്ലവം മുതലുള്ളതാണ്, അന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ അറിയാതെ തന്നെ ഉയർന്ന വിളവ് നൽകുന്ന സെമി-ഡ്വാർഫ് ഇനങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള അതിന്റെ കഴിവ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തി. അക്കാലത്ത് അതിന്റെ പ്രവർത്തനരീതി അജ്ഞാതമായിരുന്നെങ്കിലും, ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഈ പ്രോട്ടീന്റെ പ്രവർത്തനത്തെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിന് ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് ഉപയോഗിക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കി, അതുവഴി വിള വിളവ് ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു.
"ജനസംഖ്യാ വളർച്ചയും കൃഷിയോഗ്യമായ ഭൂമി ചുരുങ്ങലും മൂലം, വിളവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് നിർണായകമായി മാറിയിരിക്കുന്നു," റാഹ പറഞ്ഞു. ഭ്രൂണ സസ്യങ്ങളിൽ InsP₈ നിയന്ത്രിത DELLA ഡീഗ്രേഡേഷൻ വ്യാപകമാകുമെന്നതിനാൽ, ഈ കണ്ടെത്തൽ അടുത്ത തലമുറയിലെ ഉയർന്ന വിളവ് നൽകുന്ന വിളകളുടെ വികസനത്തിന് വഴിയൊരുക്കും.