Учёным-растениеводам давно известно, что урожайность сельскохозяйственных культур пропорциональна количеству внесённого в почву азотного удобрения, однако увеличение доз последнего является дорогостоящим и вредным для окружающей среды. Недавно учёные из Центра геномики и системной биологии при Нью-Йоркском университете (США) обнаружили недостающее звено в молекулярной связи между восприятием азота и ростом биомассы растения.
Они изучили изменения, производимые увеличенными дозами азота на геномной экспрессии во времени, пишет fertilizerdaily. Затем ученые использовали математические модели для исследования скорости изменения матричной РНК (мРНК, она же информационная РНК, содержащая информацию о первичной структуре аминокислотной последовательности белков) для тысяч генов внутри генома. Выяснилось, что динамика мРНК-ответов на азот управляется простыми принципами ферментативной кинетики, отражающей скорость реакций, катализируемых ферментами, впервые описанной химиками Леонором Михаэлисом (Leonor Michaelis) и Модом Ментеном (Mod Menten) в 1913 году. Авторы работы считают, что кинетика Михаэлиса-Ментена может точно смоделировать изменения в экспрессии 30% реагирующих на азот генов.
«Согласно классической кинетической модели Михаэлиса-Ментена, изменение избытка ферментов будет влиять на максимально возможную скорость реакции. Поскольку факторы транскрипции определяют скорость, с которой происходит транскрипция генов из ДНК в РНК, они могут быть напрямую сравниваться с каталитическими ферментами в модели Михаэлиса-Ментена. Это означает, что увеличение избытка ключевых факторов транскрипции будет способным увеличить скорость экспрессии зависящего от азота гена, и, как следствие, скорости роста растения», — пояснила профессор Глория Коруззи (Gloria Coruzzi).
Исследователи установили, что для растений с чрезмерной экспрессией фактора транскрипции TGA1 было характерно трехкратное увеличение роста биомассы. Таким образом, по словам Глории Коруззи, был обнаружен ген-регулятор, способный увеличивать урожайность культур в бедных азотом почвах.
