Hormonernes universelle sprog

Bioinformatikspecialister fra universitetet i Würzburg har studeret en specifik klasse af hormoner, som er relevant for planter, bakterier og indirekte for mennesker, også. Deres resultater udfordrer tidligere videnskabelige antagelser.

Cytokininer er en klasse af hormoner, der hovedsageligt findes i planter. De regulerer plantevækst og udvikling og forsinker aldringsprocessen, for eksempel. I øvrigt, aktuelle undersøgelser viser, at cytokininer også spiller en afgørende rolle, når planten bekæmper patogener ved at gøre den modstandsdygtig over for specifikke sygdomsfremkaldende stoffer. Men cytokininernes gøren er ikke begrænset til planteriget:Hormonerne forekommer også i dyrevæv såvel som i bakterier, svampe og alger.

Bioinformatik-forskere fra universitetet i Würzburg har for nylig afsløret nye detaljer om, hvordan cytokininer udvikler sig, som udfordrer tidligere antagelser. Undersøgelsen involverede professor Thomas Dandekar, der har formandskabet for bioinformatik, og hans medarbejdere Dr. Muhammad Naseem og Dr. Elena Bencurova. De offentliggjorde deres resultater i det aktuelle nummer af tidsskriftet Trends in Biochemical Sciences.

Databaser trænger til eftersyn

Tidligere, enzymerne, der aktiverer cytokininer, menes at tilhøre klassen af ​​lysindecarboxylaser. Men det er ikke tilfældet:"Vores forskning har vist uden tvivl, at disse enzymer ikke udviser nogen decarboxylaseaktivitet. De bruger en anden biokemisk kanal til at aktivere cytokininer, " forklarer Thomas Dandekar. Derfor, han mener, at disse anmærkninger nu skal fjernes fra de relevante databaser.

Elena Bencurova undersøgte 123 proteiner fra forskellige organismer til denne undersøgelse, udsætte deres proteiner for detaljerede motivanalyser, eller som hun udtrykker det, udført en proteinsekvensanalyse. Hun var interesseret i de enzymer, der aktiverer cytokininerne – de såkaldte "lonely guy enzymes" (LOG). Thomas Dandekar forklarer, hvor det usædvanlige navn kommer fra:"Blomster af en rismutant havde kun en støvdrager, men ingen stampe. Denne mutation af ensomme støvdragere blev derfor døbt 'ensom fyr'."

Afslørende mønstre i sekvensanalysen

Den unge videnskabsmand ledte efter mønstre i disse aminosyresekvenser, der er karakteristiske for lysindecarboxylaser. Men hun kunne ikke få øje på nogen. I stedet, Elena Bencurova identificerede et mønster, der svarer til LOG-enzymerne og afkodede fire underklasser i processen.

Hvad der lyder som en opdagelse, der er relevant for en lille gruppe specialister, har faktisk kun vidtrækkende konsekvenser. "Ialt, vores seneste resultater giver os nu mulighed for at få en bedre forståelse af denne universelle kommunikationsmekanisme af bakterier, planter og dyr, " siger Thomas Dandekar. "Dr. Muhammad Naseem fra vores arbejdsgruppe bidrog væsentligt til denne succes. Han har været professor ved Zayed University i Abu Dhabi siden januar på grund af hans systembiologiske publikationer om cytokininer. Dette åbner op for forskellige anvendelsesområder - fra planter til mennesker."

Hudcreme og tuberkulose

"Menneskelige hudceller forstår sproget af cytokininer, " siger biokemikeren. Som en ingrediens i hudcremer, de kunne således beskytte cellerne mod skadelige påvirkninger og bremse ældningsprocessen. Imidlertid, separate undersøgelser af emnet viste, at det hele handler om den rigtige dosering:"I lave doser, cytokininer beskytter cellerne. Høje niveauer i kontrast er skadelige, siger Dandekar.

Cytokininer har en indirekte effekt på mennesker, for eksempel når de er aktive i de patogener, der forårsager tuberkulose. De gør det muligt for patogenerne at manipulere deres miljø, det respiratoriske epitel, på en måde, der gør det lettere for bakterierne at sætte sig og sværere for immunsystemet eller stofferne at bekæmpe dem (fund af Samanovic et al., Mol Cell 2015).

Når det kommer til forædling af planter, viden om Naseems universelle cytokininsprog, Dandekar og deres kolleger kan bidrage til at advare planterne mere effektivt mod patogener og aktivere deres forsvarsmekanismer som demonstreret i dedikerede undersøgelser af thalekarse.

Mere forskning nødvendig

"Cytokininer taler et universelt hormonsprog, som forstås af mange levende væsener og producerer de mest forskelligartede resultater, Thomas Dandekar opsummerer det centrale fund i den nu offentliggjorte bioinformatikoversigt. en masse forskning er stadig nødvendig, indtil alle detaljer i dette sprog er blevet forstået. Derfor, det nuværende forskningsresultat er kun "et lille skridt fremad i en meget større sammenhæng, " tilføjer Elena Bencurova. et skridt, der skaber grundlaget for yderligere indsigt.