นักวิจัยจากภาควิชาชีวเคมีที่สถาบันวิทยาศาสตร์อินเดีย (IISc) ได้ค้นพบกลไกที่แสวงหามานานเพื่อควบคุมการเจริญเติบโตของพืชบกยุคดึกดำบรรพ์ เช่น ไบรโอไฟต์ (กลุ่มที่รวมถึงมอสและลิเวอร์เวิร์ต) ที่ถูกเก็บรักษาไว้ในพืชดอกในยุคหลัง
การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Chemical Biology มุ่งเน้นไปที่การควบคุมแบบไม่เป็นมาตรฐานของโปรตีน DELLA ซึ่งเป็นตัวควบคุมการเจริญเติบโตหลักที่ยับยั้งการแบ่งเซลล์ในเอ็มบริโอไฟต์ (พืชบก)
ที่น่าสนใจคือ ไบรโอไฟต์ ซึ่งเป็นพืชชนิดแรกที่ปรากฏบนบกเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อน ไม่มีตัวรับ GID1 แม้ว่าจะผลิตฮอร์โมนพืช GA ก็ตาม เรื่องนี้ทำให้เกิดคำถามว่าการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชบกยุคแรกเหล่านี้ถูกควบคุมอย่างไร
นักวิจัยพบว่าพืชดั้งเดิมเหล่านี้ใช้เอนไซม์เฉพาะทางที่เรียกว่า MpVIH ซึ่งผลิตสารสื่อเซลล์อิโนซิทอลไพโรฟอสเฟต (InsP₈) เพื่อสลาย DELLA โดยไม่ต้องอาศัยเอนไซม์เหล่านี้ โดยใช้ตับตับ Marchantia polymorpha เป็นระบบจำลองกรดจิบเบอเรลลิก
นักวิจัยใช้ระบบ CRISPR-Cas9 เพื่อกำจัดยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ VIH ซึ่งยืนยันบทบาทของยีนดังกล่าว พืชที่ขาด VIH จะแสดงข้อบกพร่องด้านการพัฒนาอย่างรุนแรงและความผิดปกติทางสัณฐานวิทยา เช่น ใบที่กระชับ การเจริญเติบโตแบบรัศมีบกพร่อง และการขาดกลีบเลี้ยง ข้อบกพร่องเหล่านี้ถูกกำจัดโดยการดัดแปลงจีโนมของพืชให้ผลิตเอนไซม์ VIH เพียงปลายด้านเดียว (ปลาย N) ด้วยเทคนิคโครมาโทกราฟีขั้นสูง ทีมงานค้นพบว่าปลาย N มีโดเมนไคเนสที่เร่งปฏิกิริยาการผลิต InsP₈
นักวิจัยค้นพบว่า DELLA เป็นหนึ่งในเป้าหมายระดับเซลล์ของเอนไซม์ไคเนส VIH นอกจากนี้ พวกเขายังพบว่าฟีโนไทป์ของพืชที่ขาด MpVIH มีความคล้ายคลึงกับฟีโนไทป์ของพืช M. polymorpha โดยมีการแสดงออกของ DELLA ที่เพิ่มขึ้น
“ณ จุดนี้ เรารู้สึกตื่นเต้นที่จะได้เข้าใจว่าเสถียรภาพหรือกิจกรรมของ DELLA ได้รับการส่งเสริมในพืชที่ขาด MpVIH หรือไม่” ปริยันชี รานา ผู้เขียนคนแรกและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในกลุ่มวิจัยของลาเฮย์กล่าว สอดคล้องกับสมมติฐานของพวกเขา นักวิจัยพบว่าการยับยั้ง DELLA สามารถฟื้นฟูฟีโนไทป์การเจริญเติบโตและพัฒนาการที่บกพร่องของพืชกลายพันธุ์ MpVIH ได้อย่างมีนัยสำคัญ ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่าเอนไซม์ไคเนส VIH ควบคุม DELLA ในทางลบ ซึ่งส่งเสริมการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช
การวิจัยโปรตีน DELLA มีต้นกำเนิดมาจากยุคปฏิวัติเขียว ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้นำศักยภาพของโปรตีนเหล่านี้ไปใช้โดยไม่รู้ตัว เพื่อสร้างสายพันธุ์กึ่งแคระที่ให้ผลผลิตสูง แม้ว่ารายละเอียดงานวิจัยของพวกเขาจะยังไม่ชัดเจนในขณะนั้น แต่เทคโนโลยีสมัยใหม่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถควบคุมการทำงานของโปรตีนเหล่านี้ได้ผ่านกระบวนการพันธุวิศวกรรม ซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตพืชผลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เวลาโพสต์: 23 ต.ค. 2568