Ilmuwan ISTA merevisi pengetahuan kita tentang mekanisme pensinyalan auksin pada tanaman
Menurut Karl Popper, teori atau hipotesis tidak pernah dapat dibuktikan dengan pasti, tetapi dapat dipalsukan. Ini menyiratkan bahwa itu harus diuji secara ketat untuk validitasnya. Kemajuan ilmiah sering melibatkan meninjau kembali dan merevisi pengetahuan buku teks yang mapan. Sebuah studi baru -baru ini di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) menggambarkan bahwa sekali lagi, karena merevisi pemahaman kita tentang jalur pensinyalan klasik untuk auksin hormon tanaman.
Sel tanaman adalah mesin yang kuat. Mereka mengubah sinyal eksternal menjadi tindakan internal yang memfasilitasi pertumbuhan atau konversi energi. Agar proses tersebut terjadi, kaskade pensinyalan yang disetel halus mengubah stimulus eksternal menjadi respons.
Mekanisme pensinyalan kanonik untuk auksin, yang bertindak sebagai sinyal koordinatif utama pada tanaman, telah ditetapkan dengan baik selama beberapa dekade. Sekarang, studi baru di Alam oleh kelompok friml di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) merevisi pemahaman ini, menunjukkan bahwa pensinyalan auksin pada tanaman melibatkan kamp messenger kedua-molekul kunci yang terkenal diketahui dari sel-sel hewan.
Jempol hijau
“Tap-tap-tap” bola ping pong memantul dan ke depan. “Mendera!” Berlayar melewati raket Huihuang Chen ke sudut. Permainan sudah berakhir: Jiri Friml baru saja memenangkan pertandingan ketat. “Saya harus mengerjakan keterampilan ping-pong saya”, Chen tertawa. Kedua ilmuwan dalam antisipasi tegang untuk melihat apakah hasil penelitian terbaru mereka akan diterima oleh jurnal. Ini menegangkan untuk kedua ilmuwan, dan ping-pong berfungsi sebagai gangguan selamat datang.
Sementara ayunan raketnya membutuhkan beberapa penyesuaian, antusiasme Chen terhadap tanaman dan sains tidak memerlukan perbaikan. Apa yang dimulai secara tidak terduga di universitas segera menjadi gairah, membawanya untuk menghargai keindahan makroskopis dan seluk -beluk mikroskopis tanaman. Sekarang, apartemen kandidat PhD penuh dengan mereka dari sukulen ke berbagai anggrek. Di lab, fokus utamanya adalah cress mouse-ear, yang dikenal sebagai Arabidopsis thaliana (A. thaliana).
Auksin – Hormon utama untuk tanaman
Pada tahun 1880, Charles Darwin mengusulkan keberadaan auksin sebagai hormon tanaman utama yang mengatur pertumbuhan. Ini menggerakkan fototropisme (pertumbuhan yang diarahkan pada cahaya) dan gravitropisme (proses di mana tanaman merasakan dan merespons gravitasi), mempromosikan perpanjangan sel, dan membentuk arsitektur tanaman secara keseluruhan. Ini juga mempengaruhi embrio dan pengembangan akar dan pembentukan buah, dan banyak diterapkan dalam pertanian untuk propagasi dan peningkatan hasil.
Di dalam sel, auksin berikatan dengan reseptor auksin Tir1/AFB. Interaksi ini memicu degradasi represor AUX/IAA yang menghalangi aktivitas protein. Penghapusan mereka menyebabkan aktivasi ARF (faktor respons auksin). Faktor-faktor transkripsi protein ini selanjutnya mengaktifkan ratusan gen, sehingga memprogram ulang sel sebagai respons terhadap auksin. Komponen pensinyalan ini telah dipelajari secara luas, memberi kami contoh buku teks dari jalur pensinyalan kanonik. Sekarang pemahaman ini sedang direvisi.
CAMP: penguat sinyal
“Studi baru kami dibangun berdasarkan pekerjaan inovatif oleh mantan kolega kami, Linlin Qi,” kata Chen. Qi, mantan postdoc dalam kelompok friml di ISTA, menemukan bahwa reseptor auksin memiliki aktivitas siklase adenilat, yang berarti mereka dapat menghasilkan cAMP (siklik adenosin monofosfat)-utusan kedua, ditandai dengan baik pada manusia, yang dapat memperkuat sinyal eksternal asli.
“Temuan ini sama sekali tidak terduga dan memiliki potensi untuk merevolusi pemahaman kita tentang pensinyalan hormon tanaman dan mendorong kami untuk menyelidiki lebih lanjut: peran apa yang dimainkan kamp dalam pensinyalan auksin?” Chen melanjutkan.
Para ilmuwan mengambil temuan Qi sebagai titik awal dan menggali lebih dalam fungsi kamp di jalur pensinyalan auksin. Menggunakan kombinasi pendekatan genetik, biokimia, dan fisiologis, mereka secara sistematis menguji apakah kamp bertindak sebagai pembawa pesan kedua yang sejati pada tanaman. Dengan melakukan hal itu, mereka mengeksplorasi bagaimana tingkat cAMP berubah dalam menanggapi auksin dan bagaimana perubahan ini memengaruhi peristiwa pensinyalan.
Hasil pemeriksaan mendalam menunjukkan bahwa CAMP memang merupakan pembawa pesan kedua yang kritis pada tanaman. “Tingkat CAMP yang memadai dapat memotong kebutuhan akan persepsi auksin oleh reseptor, secara langsung mengaktifkan jalur pensinyalan auksin. Ini membentuk CAMP sebagai pembawa pesan kedua yang bonafid pada tanaman, peran yang sebelumnya didokumentasikan dengan baik pada hewan tetapi sangat diperdebatkan pada tanaman,” rangkum studi FRIML.
Dalam istilah non-ilmiah, peran Camp mirip dengan band rock yang memperkuat musik mereka (sinyal) melalui mikrofon (reseptor) dan memproyeksikannya melalui sistem suara (messenger kedua) untuk mencapai setiap sudut aula musik.
Membuka bab baru
Penemuan baru ini tidak dimaksudkan untuk meniadakan model pensinyalan auksin yang ada; Sebaliknya, ia berupaya meningkatkan dan merevisi gagasan saat ini, dengan menambahkan dimensi baru. Dorongan untuk mempertanyakan dan menantang pengetahuan yang ada dan mengembangkannya lebih jauh adalah jantung dari penelitian dasar dan misi penting ISTA.
Area terapan, seperti pertanian, dapat mengambil manfaat dari temuan baru ini. Dengan memanipulasi tingkat kamp, seseorang dapat menyempurnakan pertumbuhan tanaman dan respons stres, yang mengarah pada peningkatan hasil panen dan ketahanan. Hal yang sama berlaku untuk alat bioteknologi, di mana memahami cara kerja kamp di tanaman dapat membantu merancang jalur pensinyalan sintetis untuk merancang tanaman dengan sifat yang diinginkan.
Dengan tekad yang baru ditemukan, Chen mengambil raket tenis meja dan menantang Jiri Friml untuk pertandingan lain. Mungkin kali ini dia datang dengan kemenangan.
Publikasi:
H. Chen, L. Qi, M. Zou, M. Lu, M. Kwiatkowski, Y. Pei, K. Jaworski dan J. Friml. 2025. Tir1 Diproduksi CAMP sebagai messenger kedua dalam pensinyalan auksin transkripsional.Alam. Doi: 10.1038/s41586-025-08669-w
