ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಡೆಲ್ಲಾ ಪ್ರೋಟೀನ್ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದ್ದಾರೆ.

ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (IISc) ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದ ಸಂಶೋಧಕರು, ಬ್ರಯೋಫೈಟ್‌ಗಳು (ಪಾಚಿಗಳು ಮತ್ತು ಲಿವರ್‌ವರ್ಟ್‌ಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ) ಮುಂತಾದ ಪ್ರಾಚೀನ ಭೂ ಸಸ್ಯಗಳು ಬಳಸುವ ದೀರ್ಘಕಾಲದಿಂದ ಹುಡುಕಲಾಗುತ್ತಿದ್ದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದ್ದಾರೆ.ಸಸ್ಯಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಿ- ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ವಿಕಸನಗೊಂಡ ಹೂಬಿಡುವ ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ಸಂರಕ್ಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುವ ಒಂದು ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ.

ನೇಚರ್ ಕೆಮಿಕಲ್ ಬಯಾಲಜಿ ಜರ್ನಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾದ ಈ ಅಧ್ಯಯನವು, ಭ್ರೂಣದ ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿ (ಭೂಮಿ ಸಸ್ಯಗಳು) ಕೋಶ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುವ ಮಾಸ್ಟರ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ನಿಯಂತ್ರಕವಾದ ಡೆಲ್ಲಾ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ನ ಶಾಸ್ತ್ರೀಯವಲ್ಲದ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.
"ಡೆಲ್ಲಾ ವೇಗದ ಗುಂಡಿಯಂತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಈ ವೇಗದ ಗುಂಡಿ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಇದ್ದರೆ, ಸಸ್ಯವು ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ" ಎಂದು ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಸೋಸಿಯೇಟ್ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಮತ್ತು ಅಧ್ಯಯನದ ಸಹ-ಲೇಖಕ ದೇಬಬ್ರತಾ ಲಹಾ ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಸ್ಯಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಡೆಲ್ಲಾ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳ ಅವನತಿ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಹೂಬಿಡುವ ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿ, ಫೈಟೊಹಾರ್ಮೋನ್ಗಿಬ್ಬೆರೆಲಿನ್ (GA)ಅದರ ಗ್ರಾಹಕ GID1 ಗೆ ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ, GA-GID1-DELLA ಸಂಕೀರ್ಣವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ತರುವಾಯ, DELLA ರೆಪ್ರೆಸರ್ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಯುಬಿಕ್ವಿಟಿನ್ ಸರಪಳಿಗಳಿಗೆ ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 26S ಪ್ರೋಟಿಯಾಸೋಮ್‌ನಿಂದ ವಿಘಟನೆಯಾಗುತ್ತದೆ.
ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, ಬ್ರಯೋಫೈಟ್‌ಗಳು ಸುಮಾರು 500 ಮಿಲಿಯನ್ ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ ಭೂಮಿಯನ್ನು ವಸಾಹತುವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡಿದ ಮೊದಲ ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಸೇರಿವೆ. ಅವು ಫೈಟೊಹಾರ್ಮೋನ್ ಗಿಬ್ಬೆರೆಲಿನ್ (GA) ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಅವುಗಳಿಗೆ GID1 ಗ್ರಾಹಕದ ಕೊರತೆಯಿದೆ. ಇದು ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಹುಟ್ಟುಹಾಕುತ್ತದೆ: ಈ ಆರಂಭಿಕ ಭೂ ಸಸ್ಯಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಹೇಗೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಯಿತು?
ಸಂಶೋಧಕರು CRISPR-Cas9 ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅನುಗುಣವಾದ VIH ಜೀನ್ ಅನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸಿದರು, ಇದರಿಂದಾಗಿ VIH ನ ಪಾತ್ರವನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಿದರು. ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ VIH ಕಿಣ್ವದ ಕೊರತೆಯಿರುವ ಸಸ್ಯಗಳು ತೀವ್ರ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ದಟ್ಟವಾದ ಥಾಲಸ್, ದುರ್ಬಲಗೊಂಡ ರೇಡಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಲಿಕ್ಸ್ ಕೊರತೆಯಂತಹ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದ ಅಸಹಜತೆಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. VIH ಕಿಣ್ವದ ಒಂದೇ ಒಂದು ತುದಿಯನ್ನು (N-ಟರ್ಮಿನಸ್) ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಸ್ಯ ಜೀನೋಮ್ ಅನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ದೋಷಗಳನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಲಾಯಿತು. ಮುಂದುವರಿದ ಕ್ರೊಮ್ಯಾಟೋಗ್ರಫಿ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು N-ಟರ್ಮಿನಸ್ InsP₈ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸುವ ಕೈನೇಸ್ ಡೊಮೇನ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ.
VIH ಕೈನೇಸ್‌ನ ಜೀವಕೋಶದ ಗುರಿಗಳಲ್ಲಿ DELLA ಒಂದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಇದಲ್ಲದೆ, MpVIH-ಕೊರತೆಯಿರುವ ಸಸ್ಯಗಳ ಫಿನೋಟೈಪ್ ಹೆಚ್ಚಿದ DELLA ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಮಿಸ್ಕಾಂಥಸ್ ಮಲ್ಟಿಫಾರ್ಮ್ ಸಸ್ಯಗಳಂತೆಯೇ ಇದೆ ಎಂದು ಅವರು ಗಮನಿಸಿದರು.
"ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, MpVIH ಕೊರತೆಯಿರುವ ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿ DELLA ಸ್ಥಿರತೆ ಅಥವಾ ಚಟುವಟಿಕೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆಯೇ ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ನಾವು ಉತ್ಸುಕರಾಗಿದ್ದೇವೆ" ಎಂದು ಲಾಹೇ ಅವರ ಸಂಶೋಧನಾ ಗುಂಪಿನ ಡಾಕ್ಟರೇಟ್ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿನಿ ಮತ್ತು ಪತ್ರಿಕೆಯ ಮೊದಲ ಲೇಖಕಿ ಪ್ರಿಯಾಂಶಿ ರಾಣಾ ಹೇಳಿದರು. ಅವರ ಊಹೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ, DELLA ಪ್ರತಿಬಂಧವು MpVIH ರೂಪಾಂತರಿತ ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ದೋಷಗಳನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು VIH ಕೈನೇಸ್ DELLA ಅನ್ನು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸಸ್ಯ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಈ ಬ್ರಯೋಫೈಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಇನೋಸಿಟಾಲ್ ಪೈರೋಫಾಸ್ಫೇಟ್ DELLA ಪ್ರೋಟೀನ್ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು ಆನುವಂಶಿಕ, ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಿದರು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, MpVIH ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ InsP₈, MpDELLA ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗೆ ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ, ಅದರ ಪಾಲಿಯುಬಿಕ್ವಿಟಿನೇಷನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರೋಟಿಯೋಸೋಮ್‌ನಿಂದ ಈ ರೆಪ್ರೆಸರ್ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ನ ಅವನತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ಡೆಲ್ಲಾ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ನ ಕುರಿತಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಹಸಿರು ಕ್ರಾಂತಿಯಷ್ಟು ಹಿಂದಿನದು, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತಿಳಿಯದೆಯೇ ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಳುವರಿ ನೀಡುವ ಅರೆ-ಕುಬ್ಜ ಪ್ರಭೇದಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಅದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡರು. ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅದರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ ತಿಳಿದಿಲ್ಲದಿದ್ದರೂ, ಆಧುನಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಈ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ನ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಜೀನ್ ಸಂಪಾದನೆಯನ್ನು ಬಳಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಬೆಳೆ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ.
"ಜನಸಂಖ್ಯೆಯ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಕೃಷಿಯೋಗ್ಯ ಭೂಮಿ ಕುಗ್ಗುತ್ತಿರುವುದರಿಂದ, ಬೆಳೆ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ" ಎಂದು ರಾಹಾ ಹೇಳಿದರು. ಭ್ರೂಣದ ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿ InsP₈-ನಿಯಂತ್ರಿತ DELLA ಅವನತಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಹರಡಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಳುವರಿ ನೀಡುವ ಬೆಳೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಡಬಹುದು.