Математическое моделирование показало, как фитогормон ауксин управляет развитием растений

МОСКВА, 27 февраля. /ТАСС/. Группа ученых из России, Германии и США обобщила данные о влиянии фитогормона ауксина на развитие растения, сообщает лаборатория компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики Новосибирского государственного университета (НГУ). В своей работе биологи использовали как результаты экспериментальных исследований, так и математического моделирования. Подобные работы, развивающие понимание биохимии растений, со временем позволят тонко регулировать развитие растений для нужд человека. "В нашей работе мы рассмотрели сложный регуляторный контур действия одного из главных фитогормонов ауксина - схему того, как он на молекулярном уровне управляет активностью генов, ключевых для развития семени, отдельных органов растений (корня, стебля) и всего организма в целом", - сказал первый автор обзорной статьи, опубликованной в журнале Trends in plant Science, заведующая лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ, а также заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений Института Цитологии и Генетики СО РАН Виктория Миронова. Сложность системы В схеме работы ауксина очень много участников и различных биохимических реакций. Так, появление гормона в клетках одновременно и запускает синтез определенных белков, и активирует гены-ингибиторы, с другой стороны замедляющие синтез тех же самых белков. Поэтому для исследования ауксина используются различные математические модели. "В нашем контуре обилие участников: множество транскрипционных факторов - белков, обеспечивающих активацию генов, их ингибиторов, различных модуляторов и, конечно, сам ауксин, - рассказала Миронова. - И поэтому его крайне трудно исследовать классическими методами генетики с выключением генов: мы ломаем какой-то определенный ген, а ничего не происходит, потому что есть множество дублирующих путей, которые не допускают сильных изменений из-за поломки только одного гена". Математическое моделирование Системно приступить к анализу всего этого многообразия и наконец понять, как развивается растение, позволяют только методы математического моделирования. К примеру, в одном из исследований, описанном в обзоре, сначала предсказали, что в некоторых тканях активности ауксин-чувствительных генов должны осциллировать, а потом этот эффект нашли экспериментально в кончиках корней, где каждые шесть часов периодически то уменьшается то увеличивается активность генов, связанных с формированием боковых корней. Таким образом, математическое моделирование уже сейчас помогает заглянуть в закрытую для экспериментов пограничную область перехода от молекулярного уровня организации растения к клеточному. Авторы обзора полагают, что уже в ближайшем будут появляться, как подобные, так и еще более сложные модели, заполняющие информационные пустоты сразу на трех уровнях организации живого - между молекулярным уровнем и клеточным, между клеточным и тканевым и между тканевым и организменным. Со временем с помощью подобных моделей можно будет разработать методы тонкой регуляции растений для, например, развития им корней и побегов в условиях неблагоприятной среды или получения плодов с нужной скоростью и питательным составом.