Bioinformatikspecialister från universitetet i Würzburg har studerat en specifik klass av hormoner som är relevant för växter, bakterier och indirekt för människor, för. Deras resultat utmanar tidigare vetenskapliga antaganden.

Cytokininer är en klass av hormoner som huvudsakligen finns i växter. De reglerar växternas tillväxt och utveckling och fördröjer åldringsprocessen, till exempel. Dessutom, aktuella studier visar att cytokininer också spelar en viktig roll när växten bekämpar patogener genom att göra den resistent mot specifika sjukdomsframkallande medel. Men cytokininernas verksamhet är inte begränsad till växtriket:hormonerna förekommer också i djurvävnader såväl som i bakterier, svampar och alger.

Bioinformatikforskare från University of Würzburg har nyligen avslöjat nya detaljer om hur cytokininer utvecklas som utmanar tidigare antaganden. Studien involverade professor Thomas Dandekar, som innehar ordförandeskapet för bioinformatik, och hans arbetskamrater Dr Muhammad Naseem och Dr Elena Bencurova. De publicerade sina resultat i det aktuella numret av tidskriften Trends in Biochemical Sciences.

Databaser i behov av översyn

Tidigare, de enzymer som aktiverar cytokininer ansågs tillhöra klassen lysindekarboxylaser. Men så är inte fallet:"Vår forskning har visat utom allt tvivel att dessa enzymer inte uppvisar någon dekarboxylasaktivitet. De använder en annan biokemisk kanal för att aktivera cytokininer, " förklarar Thomas Dandekar. Följaktligen, han anser att dessa kommentarer nu måste tas bort från de relevanta databaserna.

Elena Bencurova undersökte 123 proteiner från olika organismer för denna studie, utsätta sina proteiner för detaljerade motivanalyser, eller som hon uttrycker det, utförde en proteinsekvensanalys. Hon var intresserad av enzymerna som aktiverar cytokininerna – de så kallade "ensamma killarnas enzymer" (LOG). Thomas Dandekar förklarar var det ovanliga namnet kommer från:"Blommor av en rismutant hade bara en ståndare men ingen pistill. Denna mutation av ensamma ståndare döptes därför till" ensam kille "."

Berättelsemönster i sekvensanalysen

Den unga forskaren letade efter mönster i dessa aminosyrasekvenser som är karakteristiska för lysindekarboxylaser. Men hon kunde inte upptäcka några. Istället, Elena Bencurova identifierade ett mönster som motsvarar LOG-enzymerna och avkodade fyra underklasser i processen.

Det som låter som en upptäckt som är relevant för en liten grupp specialister får faktiskt bara långtgående konsekvenser. "Kortfattat, våra senaste fynd gör det nu möjligt för oss att få en bättre förståelse av denna universella kommunikationsmekanism för bakterier, växter och djur, " säger Thomas Dandekar. "Dr. Muhammad Naseem från vår arbetsgrupp bidrog väsentligt till denna framgång. Han har varit professor vid Zayed University i Abu Dhabi sedan januari på grund av hans systembiologiska publikationer om cytokininer. Detta öppnar upp för olika användningsområden – från växter till människor."

Hudkräm och tuberkulos

"Mänskliga hudceller förstår språket i cytokininer, " säger biokemisten. Som en ingrediens i hudkrämer, de kunde på så sätt skydda cellerna mot skadlig påverkan och bromsa åldrandet. Dock, separata studier om ämnet visade att det handlar om rätt dosering:"I låga doser, cytokininer skyddar cellerna. Höga nivåer i kontrast är skadliga, säger Dandekar.

Cytokininer har en indirekt effekt på människor, till exempel när de är aktiva i de patogener som orsakar tuberkulos. De gör det möjligt för patogenerna att manipulera sin miljö, det respiratoriska epitelet, på ett sätt som gör det lättare för bakterierna att bosätta sig och svårare för immunsystemet eller droger att bekämpa dem (fynd av Samanovic et al., Mol Cell 2015).

När det gäller förädling av växter, kunskapen om Naseems universella cytokininspråk, Dandekar och deras kollegor kan bidra till att varna växterna mer effektivt mot patogener och aktivera deras försvarsmekanismer som visas i dedikerade studier om thale krasse.

Mer forskning behövs

"Cytokininer talar ett universellt hormonspråk som förstås av många levande varelser och ger de mest olika resultat, "Thomas Dandekar sammanfattar det centrala fyndet i bioinformatiköversikten som nu publicerats. Men mycket forskning är fortfarande nödvändig tills alla detaljer i detta språk har förståtts. Följaktligen, det aktuella forskningsresultatet är bara "ett litet steg framåt i ett mycket större sammanhang, "Tillägger Elena Bencurova. Om än, ett steg som skapar grunden för ytterligare insikter.