Het begrijpen van planten is de sleutel tot het vinden van een remedie voor kanker

Als wetenschappers plantengroei volledig kunnen begrijpen, kunnen ze misschien een remedie voor kanker vinden

Om de landbouwopbrengst te verhogen, is het belangrijk om te begrijpen hoe planten licht verwerken. Planten gebruiken licht om te bepalen wanneer ze moeten groeien en bloeien. Planten vinden licht met behulp van eiwitten die fotoreceptoren worden genoemd. Het begrijpen van planten heeft echter implicaties op andere gebieden dan de landbouw. Ullas Pedmale, Universitair Docent bij Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), en collega’s ontdekten hoe de eiwitten UBP12 en UBP13 de activiteit van CRY2-fotoreceptoren reguleren. Hun bevindingen zouden nieuwe strategieën voor groeicontrole duidelijk kunnen maken, met mogelijke implicaties buiten de landbouw.

Er zijn CRY-fotoreceptoren in zowel planten als mensen. Het wordt geassocieerd met een aantal aandoeningen, waaronder diabetes, kanker en verschillende hersenaandoeningen. CRY2 helpt bij het reguleren van de groei bij zowel mensen als planten. Ongecontroleerde ontwikkeling in planten vermindert hun levensvatbaarheid, terwijl het kanker veroorzaakt bij mensen. “Als we groei begrijpen, kunnen we kanker genezen”, zegt Bidmal.

Manipulatie van de niveaus van CRY2-, UBP12- en UBP13-eiwitten in Arabidopsis thaliana-planten beïnvloedt de groei. De eerste plant van links vertoont een normale groei. De tweede plant mist CRY2 en is flink gegroeid. De derde plant miste UBP12 en UBP13 en werd korter. De vierde plant had hoge niveaus van UBP12 en UBP13, terwijl de vijfde plant hoge niveaus van CRY2 had. Krediet: Pedmale-lab / CSHL, 2022

Planten hebben de juiste hoeveelheid CRY2 nodig om te weten wanneer ze groeien en bloeien. Pedmale en zijn voormalige postdoctorale collega Louise Lindbäck ontdekten dat de behandeling van UBP12 en UBP13 de hoeveelheid CRY2 in planten kan veranderen. Ze ontdekten dat het verhogen van UBP12 en UBP13 de CRY2-niveaus verlaagt. Hierdoor dachten de planten dat er niet genoeg licht was. Als reactie daarop werd het langer, abnormale stengels bereikten meer. Pedmale zegt:

“We hebben hier een manier om groei te begrijpen – en we kunnen groei manipuleren door simpelweg twee eiwitten te manipuleren. We hebben een manier gevonden om de bloemproductie te verhogen. Bloei heeft voedsel nodig. Als er geen bloem is, dan is er geen graan, geen rijst, geen tarwe, geen maïs.”

Pedmale en Lindbäck wisten niet precies hoe UBP12 en UBP13 CRY2 reguleren. Toen de onderzoekers nader keken, deden ze een verrassende ontdekking. Bij mensen en andere organismen beschermen versies van UBP12 en UBP13 CRY-fotoreceptoren tegen afbraak. Maar bij planten zag het team het tegenovergestelde. UBP12 en UBP13 hielpen in plaats daarvan om CRY2 te degraderen. Lindback, die momenteel onderzoeks- en ontwikkelingsingenieur is bij Nordic Biomarker in Zweden, legt uit:

“Het is bekend uit de literatuur dat als je zo’n reactie vindt, het beschermt tegen achteruitgang. Eerst zagen we het tegenovergestelde, en we dachten: ‘Nou, misschien heb ik iets verkeerd gedaan’, maar toen ik het deed een paar keer realiseerden we ons: ‘Nou, dat klopt.'” In plaats van CRY2 te beschermen, degradeert het CRY2.”

Pedmale hoopt dat hun ontdekking botanische onderzoekers en plantenveredelaars zal helpen om de gewasopbrengst te verbeteren. Hij hoopt ook dat zijn werk zal bijdragen aan het kankeronderzoek. “Mijn collega’s bij CSHL werken heel hard om kanker te begrijpen”, zegt hij. “Met planten pakken we het vanuit een andere hoek aan.”

De studie werd gefinancierd door de National Institutes of Health.

Referentie: “UBP12- en UBP13-deubiquitinases destabiliseren CRY2-blauwlichtreceptoren om de groei van Arabidopsis te reguleren” door Louise N. Huidige biologie.
DOI: 10.1016 / j.cub.2022.05.046