Bioinformatica-specialisten van de Universiteit van Würzburg hebben een specifieke klasse van hormonen bestudeerd die relevant is voor planten, bacteriën en indirect voor de mens, te. Hun resultaten dagen eerdere wetenschappelijke veronderstellingen uit.

Cytokinines zijn een klasse van hormonen die voornamelijk in planten voorkomen. Ze reguleren de groei en ontwikkeling van planten en vertragen het verouderingsproces, bijvoorbeeld. Bovendien, huidige studies tonen aan dat cytokinines ook een vitale rol spelen wanneer de plant ziekteverwekkers bestrijdt door hem resistent te maken tegen specifieke ziekteverwekkers. Maar de werking van cytokinines is niet beperkt tot het plantenrijk:de hormonen komen ook voor in dierlijke weefsels en in bacteriën, schimmels en algen.

Bioinformatica-wetenschappers van de Universiteit van Würzburg hebben onlangs nieuwe details ontdekt over hoe cytokininen evolueren die eerdere aannames uitdagen. Bij het onderzoek was professor Thomas Dandekar betrokken, die de leerstoel Bioinformatica bekleedt, en zijn medewerkers Dr. Muhammad Naseem en Dr. Elena Bencurova. Ze publiceerden hun bevindingen in het huidige nummer van het tijdschrift Trends in Biochemical Sciences.

Databases die aan revisie toe zijn

Eerder, men dacht dat de enzymen die cytokininen activeren tot de klasse van lysinedecarboxylasen behoorden. Maar dat is niet het geval:"Ons onderzoek heeft zonder twijfel aangetoond dat deze enzymen geen enkele decarboxylase-activiteit vertonen. Ze gebruiken een ander biochemisch kanaal om cytokinines te activeren, " Thomas Dandekar legt uit. Dienovereenkomstig, hij is van mening dat deze annotaties nu uit de relevante databases moeten worden verwijderd.

Elena Bencurova onderzocht voor dit onderzoek 123 eiwitten van verschillende organismen, het onderwerpen van hun eiwitten aan gedetailleerde motiefanalyses, of zoals ze het zegt, een eiwitsequentieanalyse uitgevoerd. Ze was geïnteresseerd in de enzymen die de cytokinines activeren - de zogenaamde "lonely guy enzymen" (LOG). Thomas Dandekar legt uit waar de ongebruikelijke naam vandaan komt:"Bloemen van een rijstmutant hadden alleen een meeldraden maar geen stamper. Deze mutatie van eenzame meeldraden werd daarom 'lonely guy' gedoopt."

Veelbetekenende patronen in de sequentieanalyse

De jonge wetenschapper zocht naar patronen in deze aminozuursequenties die kenmerkend zijn voor lysinedecarboxylasen. Maar ze kon er geen zien. In plaats daarvan, Elena Bencurova identificeerde een patroon dat overeenkomt met de LOG-enzymen en decodeerde daarbij vier subklassen.

Wat klinkt als een ontdekking die relevant is voor een kleine groep specialisten, heeft eigenlijk alleen verstrekkende gevolgen. "In totaal, onze laatste bevindingen stellen ons nu in staat om een ​​beter begrip te krijgen van dit universele communicatiemechanisme van bacteriën, Planten en dieren, " zegt Thomas Dandekar. "Dr. Muhammad Naseem van onze werkgroep heeft in belangrijke mate bijgedragen aan dit succes. Hij is sinds januari professor aan de Zayed University in Abu Dhabi vanwege zijn systeembiologische publicaties over cytokinines. Dit opent verschillende toepassingsgebieden - van plant tot mens."

Huidcrème en tuberculose

"Menselijke huidcellen begrijpen de taal van cytokinines, " zegt de biochemicus. Als ingrediënt in huidcrèmes, zo zouden ze de cellen kunnen beschermen tegen schadelijke invloeden en het verouderingsproces kunnen vertragen. Echter, afzonderlijke studies over het onderwerp toonden aan dat het allemaal om de juiste dosering gaat:"In lage doses, cytokinines beschermen de cellen. Hoge contrastwaarden zijn schadelijk, ' zegt Dandekar.

Cytokininen hebben een indirect effect op mensen, bijvoorbeeld wanneer ze actief zijn in de ziekteverwekkers die tuberculose veroorzaken. Ze stellen de ziekteverwekkers in staat om hun omgeving te manipuleren, het respiratoire epitheel, op een manier die het gemakkelijker maakt voor de bacteriën om zich te vestigen en moeilijker voor het immuunsysteem of medicijnen om ze te bestrijden (bevindingen door Samanovic et al., Molcel 2015).

Als het gaat om het kweken van planten, de kennis over de universele cytokinine-taal van Naseem, Dandekar en hun collega's kunnen bijdragen aan het efficiënter waarschuwen van de planten tegen ziekteverwekkers en het activeren van hun afweermechanismen, zoals aangetoond in specifieke studies over zandraket.

Meer onderzoek nodig

"Cytokinines spreken een universele hormoontaal die door veel levende wezens wordt begrepen en de meest uiteenlopende resultaten oplevert, Thomas Dandekar vat de centrale bevinding van het nu gepubliceerde bioinformatica-overzicht samen. er is nog veel onderzoek nodig voordat alle details van deze taal zijn begrepen. Overeenkomstig, het huidige onderzoeksresultaat is slechts "een kleine stap voorwaarts in een veel grotere context, " voegt Elena Bencurova toe. een stap die de basis legt voor verdere inzichten.