21 december 2018

Plant ‘onthoudt’ twee omgevingsfactoren door ophoping van één eiwit

Het eiwit dat ervoor zorgt dat planten ’s winters niet bloeien, helpt hen ook te overleven tijdens overstromingen. Plantenecofysiologen van de universiteiten van Utrecht, Birmingham en Nottingham schrijven in Nature Communications dat het vernalisatie-eiwit VRN2 zich zowel ophoopt bij lage temperaturen als bij zuurstoftekort door overstroming.

Het ‘geheugen’ van planten stelt hen in staat om hun groeiontwikkeling aan te passen aan een veranderende omgeving of aan seizoensgebonden verschillen. Veel meerjarige planten registreren bijvoorbeeld de langdurige koudere periode van de winter en stellen op basis daarvan hun bloei uit tot de lente. Het was bekend dat het eiwit Vernalization2 (VRN2) daarop van invloed is. Vernalisatie is in de biologie de beïnvloeding van groeiprocessen door kou.

Geheugeneiwit

Nu blijkt VRN2 ook een cruciale rol te spelen bij de registratie van zuurstoftekort, wat doorgaans het gevolg is van overstroming. Promovendus aan de Universiteit Utrecht Sjon Hartman en zijn begeleider Rens Voesenek zijn verrast dat de verhoogde concentratie van één eiwit veroorzaakt wordt door – tenminste - twee heel verschillende omgevingsfactoren. Hartman: “VRN2 is eigenlijk een soort geheugeneiwit dat planten flexibel maakt in een dynamische omgeving. Ze kunnen immers niet weglopen als het even tegenzit.”

In bloeimodus

Tegelijkertijd hebben de onderzoekers ontdekt hoe VRN2 eigenlijk werkt. Het is onderdeel van het eiwitcomplex PRC2, waarvan al wel bekend was dát het planten in een bloeimodus zet, maar niet hoe het dat doet. Nu lijkt dat het alles te maken heeft met de stabiliteit van VRN2. Hartman: “Onder normale omstandigheden is VRN2 extreem instabiel en wordt het constant afgebroken. Wanneer temperatuur of zuurstofconcentratie afneemt, wordt het eiwit stabiel en hoopt het zich op in de cellen van planten, wat het totale complex PRC2 actief maakt. Dat kan dan onder meer de bloei van de plant uitstellen.”

Publicatie

Oxygen-dependent proteolysis regulates the stability of angiosperm Polycomb Repressive Complex 2 subunit VERNALIZATION2

Daniel J. Gibbs, …, Sjon Hartman*, Laurentius A.C.J. Voesenek*, … en Michael J. Holdsworth.

* Verbonden aan de Universiteit Utrecht.

Nature Communications 9, 21 december 2018