A növények molekuláris genetikai fegyverekkel küzdenek egymással
A területi viselkedést csak állatokkal társítjuk. Például macskákkal: azonnal képzelj el két macskát, akik színpadi pózban állnak, és szívszorítóan sikoltoznak egymásnak - az egyik, ami idegent jelent, és rossz területre ment. Ugyanez megfigyelhető sok más fajnál, állatoknál és kétéltűeknél, hüllőknél és rovaroknál. De biztosan sokan meglepődnének, ha azt mondanák nekik, hogy meg tudják védeni a termőhelyüket a nem kívánt szomszédoktól. A biológusok ezt már régóta tudják: a fák, füvek és bokrok természetesen nem harcolnak az ágakkal és nem rohangálnak a helyszínen, de kémiai módszereik vannak a versenytársak befolyásolására - különféle anyagok, amelyek károsítják a váratlan vendéget.
Egyes organizmusok azon tulajdonságát, hogy olyan kémiai vegyületeket választanak ki, amelyek gátolják vagy elnyomják mások fejlődését, allelopátiának nevezik. Bár nemcsak növényekben, hanem mikroorganizmusokban, gombákban, állatokban is ismert, mechanizmusa sok esetben rejtélyes marad. Ma már számos különböző molekula ismert, amelyek a növények gyökerein keresztül kerülnek a talajba - itt elpusztítják vagy módosítják a baktériumok, a bakteriális kémiai munka termékeit felszívja a versenytárs gyökérrendszere, ami után például leáll a növekedés.
A Tübingeni Egyetem és a Max Planck Társaság Fejlődésbiológiai Intézetének kutatói úgy döntöttek, hogy kiderítsék, hogyan működnek bizonyos fűfajták által kiválasztott ciklikus hidroxámsavak – ezeknek a savaknak a bomlástermékei fitotoxicitásukról ismertek. Kiderült, hogy elnyomják a hiszton-dezacetilázok, olyan speciális enzimek munkáját, amelyek számos különböző gén tevékenységét szabályozzák. Ismeretes, hogy a sejtmagban lévő DNS komplexben van csomagolófehérjékkel - hisztonokkal, és a DNS egyik vagy másik szakaszának aktivitása, a benne rögzített gének aktivitása attól függ, hogy mennyire szorosan kapcsolódik a hisztonokhoz (ha a a csomagolás gyenge, akkor működhetnek a fehérjeszintézishez szükséges hírvivő RNS szintézisében részt vevő DNS-molekuláris gépekkel). A DNS-hiszton pakolás sűrűsége a hisztonok módosulásától függ, és itt kiderül, hogy más enzimek, acetilázok és dezacetilázok hogyan hatnak a gének munkájára: az acetilcsoport hisztonokhoz kötődésével az acetilázok lazábbá teszik a DNS-pakolást. - a gének aktiválódnak - a dezacetilázok éppen ellenkezőleg, sűrűbbé csomagolnak - és a gének kikapcsolnak.
Most emlékezzünk a ciklikus hidroxámsavakra, pontosabban a talajban való átalakulásuk termékeire. Egy idegen növény sejtjébe kerülve gátolják a dezacetilázok munkáját - ennek megfelelően a gének aktivitása drámaian megnő. Ezért a versenytársnak problémái kezdenek lenni a növekedéssel. Ez nyilván azért történik, mert a gének válogatás nélkül aktiválódnak, megbomlik közöttük az egyensúly, és a genetikai "konyha" zavara miatt a növény megbetegszik. A kérdés azonban továbbra is fennáll, hogy a tápnövények miért nem szenvednek saját vegyi (vagy jobb esetben molekuláris biológiai) fegyvereiktől.
Egyelőre ez az első eset, amikor sikerült kellően teljes mértékben feltárni a növényi allelopátia molekuláris mechanizmusát, bár gondolni kell, az előrelépés itt sem fog sokáig várni: egyrészt az ilyen anyagok alapján több ill. kevésbé szelektív gyomirtó szerek készíthetők, amelyek megállítják a gyomok és a káros invazív fajok növekedését, másodsorban pedig felhasználhatók a gyógyászatban - a DNS-fehérje komplexek szerkezetére hatnak, az ilyen molekulák elnyomhatják a daganatok növekedését. És ez nem is olyan fantázia – egyrészt a hiszton-dezacetilázokat már rákellenes gyógyszerként is használják, másrészt maguk a kutatók szerint is kísérleteikben a hidroxámsav-származékok valóban elnyomták az emberi rákos sejtek növekedését.
Kirill Stasevich
https://www.nkj.hu/
