Rostliny proti sobě bojují molekulárně genetickými zbraněmi
Územní chování spojujeme pouze se zvířaty. Například u koček: okamžitě si představíte dvě kočky stojící v divadelních pózách a srdceryvně na sebe křičící – jedna, což znamená cizinec, a šla na špatné území. Totéž lze vidět u mnoha dalších druhů, u zvířat a obojživelníků, plazů a hmyzu. Mnohé by ale jistě překvapilo, kdyby jim řekli, že dokážou ochránit místo, kde rostou, před nechtěnými sousedy. Biologové to vědí už dlouho: stromy, trávy a keře samozřejmě nebojují s větvemi a nepobíhají po místě, ale mají chemické metody, jak ovlivňovat konkurenty - různé látky, které poškodí nečekaného hosta.
Vlastnost některých organismů vylučovat chemické sloučeniny, které inhibují nebo potlačují vývoj jiných, se nazývá alelopatie. Přestože je znám nejen u rostlin, ale také u mikroorganismů, u hub, u zvířat, jeho mechanismus zůstává v mnoha případech záhadný. Nyní je již známo mnoho různých molekul, které rostliny uvolňují do půdy kořeny - zde je ničí nebo upravují bakterie, produkty bakteriální chemické práce jsou absorbovány kořenovým systémem konkurenta, načež se například zastaví růst.
Vědci z univerzity v Tübingenu a Institutu pro vývojovou biologii Společnosti Maxe Plancka se rozhodli zjistit, jak fungují cyklické hydroxamové kyseliny vylučované některými druhy trav – produkty rozkladu těchto kyselin jsou známé svou fytotoxicitou. Ukázalo se, že potlačují práci histondeacetyláz, speciálních enzymů, které řídí aktivitu mnoha různých genů. Je známo, že DNA v buněčném jádře je v komplexu s balicími proteiny - histony, a aktivita jednoho nebo druhého úseku DNA, aktivita genů v něm zaznamenaných bude záviset na tom, jak těsně je spojena s histony (pokud je balení je slabé, pak mohou pracovat s molekulárními stroji DNA zapojenými do syntézy messenger RNA pro syntézu proteinů). Hustota sbalení DNA-histonů závisí na modifikacích samotných histonů a zde je jasné, jak jiné enzymy, acetylázy a deacetylázy ovlivňují práci genů: připojením acetylové skupiny k histonům acetylázy uvolňují sbalení DNA - aktivují se geny - deacetylázy naopak vytvářejí hustší obaly - a geny se vypnou.
Nyní si vzpomeňme na cyklické hydroxamové kyseliny, přesněji na produkty jejich přeměny v půdě. Jakmile jsou v buňkách cizí rostliny, inhibují práci deacetyláz - v souladu s tím se aktivita genů dramaticky zvyšuje. Závodník proto začíná mít problémy s růstem. To se samozřejmě děje proto, že geny jsou aktivovány bez rozdílu, rovnováha mezi nimi je narušena a v důsledku poruchy v genetické „kuchyni“ rostlina onemocní. Otázkou však zůstává, proč hostitelské rostliny netrpí vlastními chemickými (nebo lépe molekulárně biologickými) zbraněmi.
Jde zatím o první případ, kdy se podařilo dostatečně plně odhalit molekulární mechanismus rostlinné alelopatie, i když, je třeba si myslet, pokrok zde na sebe nenechá dlouho čekat: za prvé, na základě takových látek se více, resp. lze vytvořit méně selektivní herbicidy, které zastaví růst plevele a škodlivých invazních druhů, a za druhé by se daly využít v medicíně – působením na strukturu komplexů DNA-protein by takové molekuly mohly potlačovat růst nádorů. A to zase taková fantazie není – jednak se histondeacetylázy již používají jako protinádorová léčiva, jednak podle samotných vědců při svých experimentech deriváty kyseliny hydroxamové skutečně potlačovaly růst lidských rakovinných buněk.
Kirill Stasevič
https://www.nkj.en/
