В каждой клетке растения есть оркестр, где музыканты одни и те же, но партитуры у каждого вида свои. Главный инструмент этого оркестра — протеасома, большая белковая машина, которая разрушает меченые белки. Она есть у всех живых существ, и её устройство почти не менялось за миллионы лет. Но у растений число генов, кодирующих детали этой машины, сильно различается, и учёные долго не понимали, почему.
Учёные сравнили геномы 18 видов растений, от водорослей до цветковых. Они нашли, что у 16 из 18 видов есть дуплицированные гены протеасомы, то есть копии генов, которые возникли недавно и независимо в разных линиях. Сами белки почти не менялись: лишь четыре случая из 886 показали признаки положительного отбора. Зато сильно разошлась регуляция: паралоги по-разному отвечали на стресс. В промоторах протеасомных генов у покрытосеменных обогащён мотив PRCE, который узнают факторы NAC53/78, а также белки TRB1/3/5. Эти белки обычно защищают концы хромосом, но оказалось, что они могут включать гены протеасомы. Мутанты trb4 trb5 стали гиперчувствительны к ингибитору протеасомы, и у них нарушалась индукция протеасомных генов.
Это как если бы музыканты в оркестре оставались теми же, но дирижёр менял партитуры: в одном виде протеасома активнее в ответ на засуху, в другом — на холод. Понимание регуляции протеасомы может помочь в селекции растений, устойчивых к стрессам, ведь протеостаз критичен для выживания в неблагоприятных условиях. Пока это фундаментальное знание, но оно задаёт направление для прикладных работ.
У арабидопсиса промоторы протеасомных генов содержат мотив, который также встречается в теломерах — концевых участках хромосом. Белки, которые обычно защищают концы хромосом, оказались способны включать гены протеасомы.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.