Современные представления о действии ауксина. Механизмы трансдукции ауксинового сигнала и физиологическое действие

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Харьковский национальный медицинский университет

Современные представления о действии ауксина. Механизмы трансдукции ауксинового сигнала и физиологическое действие

В.Ю. Джамеев

Харьков, Украина

Аннотация

Описаны механизмы рецепции и внутриклеточной трансдукции ауксинового сигнала. Представлены современные данные о структуре и функционировании рецепторов ауксина ABP1 и TIR1/AFB. Описаны особенности взаимодействия транскрипционных факторов Aux/IAA и ARF и их место в активации ауксин-регулируемых генов. Рассматриваются основные механизмы жизнедеятельности растений, требующие участия ауксина в качестве регулятора. Показано значение метаболизма и транспорта ауксина, обеспечивающих поддержание определенного уровня ауксина в тканях, необходимого для инициации соответствующих механизмов. Обсуждается значение ауксина в механизмах кислого роста, гравитропизма корней, апикального доминирования, начальных этапов эмбриогенеза, закладки проводящих тканей и формирования боковых корней.

Ключевые слова: ауксин, индолил-3-маслянная кислота, рецепторы ауксина, ABP1, TIR1/AFB, транскрипционные факторы, Aux/IAA, ARF, убиквитинирующая протеиновая лигаза E3, кислый рост, гравитропизм корней, апикальное доминирование, эмбриогенез, формирование боковых корней

Annotation

Modern concepts of auxin's action. Mechanisms of auxin signal transduction and physiological action

V.Y. Dzhamieiev, Kharkiv National Medical University (Kharkiv, Ukraine)

The mechanisms of reception and intracellular transduction of the auxin signal are described. Modern data on the structure and functioning of the auxin receptors ABP1 and TIR1/AFB are presented. The properties of the transcription factors Aux/IAA and ARF interaction and their significance in the activation of auxin-related genes are described. The main mechanisms of plant's vital activity, requiring the participation of auxin as a regulator, are considered. The importance of the metabolism and transport of auxin, providing the maintenance of a certain level of auxin in the tissues, which is necessary for the initiation of the corresponding mechanisms, has been shown. The role of auxin in the mechanisms of acid growth, root gravitropism, apical dominance, initial stages of embryogenesis, establishment of vascular tissues, and lateral root formation is discussed.

Key words: auxin, IAA, indolyl-3-butyric acid, auxin receptors, ABP1, TIR1/AFB, transcription factors, Aux/IAA, ARF, ubiquitin protein ligase E3, acid growth, root gravitropism, apical dominance, embryogenesis, lateral root formation

Анотація

Сучасні уявлення про дію ауксину. 2. Механізм трансдукції ауксинового сигналу та фізіологічна дія

В.Ю. Джамєєв, Харківський національний медичний університет (Харків, Україна)

Описані механізми рецепції та внутрішньоклітинної трансдукції ауксинового сигналу. Представлені сучасні дані про структуру і функціонування рецепторів ауксину ABP та TIR1/AFB. Описано особливості взаємодії транскрипційних факторів Aux/IAA і ARF та їхнє місце в активації ауксин-регульованих генів. Розглядаються основні механізми життєдіяльності рослин за участю ауксину як регулятора. Показано значення метаболізму і транспорту ауксину, що забезпечує підтримання певного рівня ауксину в тканинах, необхідного для ініціації відповідних механізмів. Обговорюється значення ауксину в механізмах кислого росту, гравітропізму коренів, апікального домінування, початкових етапів ембріогенезу, закладки провідних тканин і формування бічних коренів.

Ключові слова: ауксин, індоліл-3-масляна кислота, рецептори ауксину, ABP1, TIR1/AFB, транскрипційні фактори, Aux/IAA, ARF, убіквітинуюча протеїнова лігаза E3, кислий ріст, гравітропізм коренів, апікальне домінування, ембріогенез, формування бічних коренів

Механизмы трансдукции ауксинового сигнала

Ауксин (индолил-3-уксусная кислота, ИУК) один из ключевых классических фитогормонов с очень широким спектром физиологических эффектов.

В первой части научной лекции были описаны основные этапы открытия гормона и рассмотрены магистральные пути его синтеза в растительных тканях, а также способы инактивации ауксина путем образования конъюгированных форм и окисления (Джамеев, 2020). Вторая часть публикации посвящена механизмам рецепции и внутриклеточной трансдукции ауксинового сигнала, а также разнообразным аспектам его физиологического действия.

Рецепция ауксина. Поиск белков с возможной рецепторной функцией первоначально проводился биохимическими методами путем оценки их способности специфически связывать ауксин (Venis et al., 1995). Ауксинсвязывающие белки (ABP - auxin binding proteins) были обнаружены в различных клеточных компартментах: плазмалемме, цитоплазме, ЭПР и ядре. Среди предположительных рецепторов рассматривали белки с разными свойствами и структурой. С одной стороны, это были мембранные и цитоплазматические белки, специфически связывающие ауксин, с другой - белки, имеющие высокую степень гомологии с пермеазами, выполняющие роль трансмембранных переносчиков ауксина. Не исключалась возможность того, что уровень ауксина в клетках может определяться путем измерения интенсивности потока гормона через переносчики, которые обладают свойствами своеобразных рецепторов-датчиков. (Leyser, 2002). Несмотря на многолетние усилия, для большинства предполагаемых рецепторов не было подтверждено их участие в трансдукции ауксинового сигнала (Timpte, 2001).

Лишь незначительная часть из обнаруженных ауксин-связывающих белков, как оказалось, могут выполнять рецепторную функцию. В настоящее время в качестве рецепторов ауксина с доказанной функцией рассматриваются ABP1 - поверхностный белок, динамически связанный с внешней поверхностью плазмалеммы, и TIR1 с близкими ему AFB белками, которые являются компонентами убиквитинирующей протеиновой лигазы.

ABP1. Одним из первых охарактеризованных ауксин-связывающих белков был ABP1 (auxin binding proteins 1), который был идентифицирован в колеоптилях прорастающих семян кукурузы (Hertel et al., 1972), а впоследствии выделен и очищен (Lobler, Klambt, 1985).

Белок ABP1 не похож ни на один из известных рецепторов ни по структуре, ни по свойствам. ABP1 - это гомодимерный гликопротеин с молекулярной массой 22 кД, который локализуется на внешней поверхности плазматической мембраны и не имеет трансмембранного домена. Значительная часть ABP1 (до 95%) локализуется в эндоплазматическом ретикулуме (Diekmann et al., 1995). ABP1 имеет типичный для белков ЭПР сигнал удержания (KDEL - lys-asp-glu-leu). Наличие такого сигнала в молекуле ABP1 предполагает, что этот белок закрепляется в люмене ЭПР и не покидает этот компартмент. Но поскольку ABP1 возможно идентифицировать на плазмалемме, предполагалось, что в определенных условиях ABP1 мигрирует по эндомембранной системе и выходит на поверхность клетки путем экзоцитоза. Это объяснялось тем, что выход ABP1 из ЭПР сопровождается изменением конформации белка, в результате чего KDEL маскируется внутри молекулы. Вместе с тем, ABP1 позиционировался именно как внешний рецептор, поскольку значения рН в ЭПР слишком высокие для эффективного связывания ИУК, поэтому, по мнению исследователей, данный белок вряд ли может выполнять рецепторную функцию в этой части клетки (Tian et al., 1995; Henderson et al., 1997; Leyser, 2002). Наличие функционально активного рецептора ABP1 на внешней поверхности плазматической мембраны было доказано экспериментально с использованием ABP1-специфических антител (Barbier-Brygoo et al., l991).

Существует множество работ, в которых была показана значимость ABP1 для растений. Было продемонстрировано, что ABP1 играет существенную роль в механизме активации роста клеток растяжением (Jones et al., 1998), клеточной пролиферации (Tromas et al. (2009), эмбриональном развитии (Chen et al., 2001) и морфогенезе (Xu et al., 2010). Сведения, полученные при исследовании ABP1, часто были достаточно противоречивы, поэтому периодически появлялись статьи, анализирующие различные исследовательские подходы в изучении ABP1 (Napier, 1995).

Одним из наиболее сильных аргументов, ставящих под сомнение функционирование ABP1 в качестве рецептора, было отсутствие сведений о даунстрим сигнале, идущем от ABP1. Однако вскоре была обнаружена функциональная связь между активностью ABP1 и клатрин-зависимым эндоцитозом, который влияет на цикличную релокализацию пермеазы PIN1 между плазматической мембраной и эндосомной фракцией (Shi, Yang, 2011).

Вторым существенным контраргументом было отсутствие конформационных изменений в молекуле ABP1 при связывании с ИУК. Это противоречие разрешается предположением, согласно которому ABP1 взаимодействует с трансмембранными белками, которые необходимы для передачи сигнала внутрь клетки через плазмалемму. Причем взаимодействие ABP1 с сигнальными партнерами осуществляется при опосредовании молекулы ИУК, которая действует в качестве «молекулярного клея» и не требует пространственных изменений в структуре взаимодействующих молекул (Shi, Yang, 2011). Подобный механизм функционирует при формировании комплекса TIR1-HVKAUX/IAA, необходимого для активации TIR1 опосредованной деградации репрессоров ауксин-чувствительных генов Aux/IAA (auxin/indole-3-acetic acid) (Tan et al., 2007).

Третьим недостатком аргументации в пользу ABP1 как рецептора было отсутствие мутантов abpl, которые можно было исследовать для выяснения значимости белка ABP1 в регуляции постэмбриональных механизмов растений. Гомозиготные инсерционные мутанты Arabidopsis thaliana по гену abpl погибали на ранней глобулярной стадии развития эмбриона (Chen et al., 2001). Был сделан вывод, что мутации, приводящие к потере функции ABP1, являются летальными, и факт нежизнеспособности мутантов использовался в качестве доказательства значимости ABP1 для эмбрионального развития растений.

В течение последнего десятилетия были получены два новых мутанта abpl на основе растений арабидопсис дикого типа (Gao et al., 2015). Один из них, abpl-cl, был создан с помощью CRISPR технологии. В первом экзоне гена ABP1 были удалены пять пар оснований, что привело к сдвижке рамки считывания и возникновению раннего стоп-кодона. Второй мутант, abpl-TDl, полученный с использованием вектора, содержал Т-ДНК инсерцию, состоящую из 27 пар нуклеотидов, в первом экзоне после стартового кодона. Оба мутанта были жизнеспособны и несли стабильные мутации, которые передавались последующим поколениям. К удивлению исследователей, оба мутанта фенотипически практически не отличались от растений дикого типа и не имели дефектов развития ни на одном из этапов жизненного цикла. Обработка растений экзогенным ауксином не привела к существенным различиям в ответной реакции мутантов и растений дикого типа. На основании результатов работы исследователи пришли к выводу, что ABP1 не является ключевым компонентом ауксинового сигналинга и развития растений Arabidopsis (Gao et al., 2015).

Несмотря на противоречивость ряда данных и необходимость дальнейших исследований ABP1, в настоящий момент доминирующей точкой зрения относительно функции этого белка является его участие в регуляции полярного транспорта ауксина (Shi, Yang, 2011; Adamowski, Friml, 2015). Первоначально было замечено, что ауксин активирует свой собственный транспорт путем репрессии эндоцитоза, что приводит к стабилизации PIN белков на плазматической мембране и увеличению оттока ауксина из клетки (Paciorek et al., 2005). В отсутствие ауксина ABP1 участвует в удалении ауксиновых пермеаз из плазмалеммы, значительно замедляя или полностью ингибируя этим транспорт ИУК. Этот механизм осуществляется с участием малых ROP GTPаз, через которые активируется сигнальный механизм, влияющий на реорганизацию цитоскелета (Xu et al., 2014). Ауксин, связываясь с ABP1, блокирует его взаимодействие с сигнальными партнерами, ингибируя тем самым клатрин опосредованный эндоцитоз и способствуя обратному процессу интернализации PIN -белков в плазматическую мембрану (Fu et al., 2005; Robert et al., 2010; Grones et al., 2015).

Согласно упомянутым данным, была предложена модель механизма регуляции транспорта ауксина с участием рецептора ABP1 (Wabnik, et al., 2010). Белок ABP1 существует в двух основных состояниях: свободном, в котором рецептор взаимодействует с сигнальными компонентами плазматической мембраны, и ауксин-связанном, в котором ABP1 диссоциирует от мембраны и находится в апопластном пространстве между двумя соседними клетками (рис. 1). Состояние ABP1 зависит непосредственно от концентрации ауксина. На базипетальной стороне верхней клетки, расположенной ближе к источнику гормона, локализованы переносчики PIN, которые выносят ИУК в межклеточное пространство. Ауксин диффундирует через апопласт к соседней клетке, в которую проникает диффузионно, или поглощается AUX1-подобными транспортерами. Следовательно, в апопластном пространстве между двумя клетками возникает и постоянно поддерживается градиент концентраций ауксина, обеспечивающий движение гормона в базипетальном направлении. Принимая во внимание распределение гормона, можно утверждать, что возле базипетальной стороны верхней клетки ABP1 будет находиться преимущественно в ауксин-связанном состоянии, тогда как присутствие свободного от гормона ABP1 возле акропетальной стороны нижней клетки будет существенно выше. Свободный ABP1 связывается с мембраной нижней клетки и инициирует эндоцитоз-зависимый механизм удаления PIN подобных переносчиков. Специфическое распределение PIN белков на полярных сторонах плазматической мембраны способствует усилению базипетально направленного потока ауксина в растении (Wabnik et al., 2010). Таким образом, ауксин через ABP1 регулирует собственный транспорт посредством контроля эволюционно консервативного клатрин опосредованного эндоцитоза.

Рецепторы TIRl и AFB как компоненты убиквитинирующей лигазы. Белок TIR1 (transport inhibitor response 1) был идентифицирован у мутантов, устойчивых к ингибиторам полярного транспорта ауксина (Ruegger et al., 1998). Последующие исследования показали, что TIR1 имеет отношение к восприятию клеткой ауксина. Белок TIR1 имеет F-бокс домен и является компонентом E3 убиквитинирующей протеиновой лигазы. Функция этого белка заключается в связывании субстрата белковмишеней, предназначенных для убиквитинирования, за которым следует их последующее разрушение в 26S-npoieocoMHod системе (Gray et al., 2001).

Рис. 1. Модель формирования направленного транспорта ауксина с участием внеклеточного рецептора ауксина ABP1. По: Adamowski, Friml (2015), с изменениями

[Fig. 1. Model of the formation of targeted auxin transport with the participation of the extracellular auxin receptor ABP1. By: Adamowski, Friml (2015), modified]

В геноме растений кодируется большое количество F-бокс белков. В арабидопсис насчитывается около 700 генов, кодирующих F-бокс белки (Zhang et al., 2019). Шесть из них составляют семейство TIR1/AFB генов, кодирующих ауксинсвязывающие F-бокс белки, которые представлены TIR1 и пятью AFB (auxin signaling F-box) генами AFB1-AFB5 (Parry et al., 2009). В присутствии ауксина рецепторы семейства TIR1/AFB связывают белки из семейства негативных транскрипционных регуляторов

Aux/IAA, которые репрессируют гены ауксинового ответа, причем во взаимодействии этих белков ауксин выполняет роль «молекулярного клея» (Tan et al., 2007). Связанный Aux/IAA белок модифицируется ковалентно убиквитинирующей протеиновой лигазой путем убиквитинирования и затем подвергается деградации 26S протеосомным комплексом. Следовательно, под влиянием ауксина в клетке разрушаются белки семейства Aux/IAA, ингибиторы ауксинчувствительных генов, вследствие чего эти гены дерепрессируются (Weijers, Wagner, 2016; Paciorek, Friml, 2006; Powers, Strader, 2020).

В структуре рецептора есть два основных функциональных домена: F-бокс домен служит для взаимодействия с SKP1 субъединицей, что необходимо для поддержания целостности E3 убиквитинирующей лигазы, и LRR (leucine-rich repeat) домен, который содержит ауксин связывающий карман и обеспечивает связывание Aux/IAA белков (Tan et al., 2007).

Рецептор TIR1 способен связывать одну молекулу инозитол-гексакисфосфата (IP6) (Tan et al., 2007). Считается, что это соединение является важным для стабилизации ауксин связывающего кармана (Mockaitis, Estelle, 2008), в результате чего снижается чувствительность рецептора к гормону (Sheard et al., 2010). Инозитол-гексакисфосфат образуется в фосфолипидном сигнальном пути и, как полагают, способствует ослаблению ауксинового сигнала. Косвенным подтверждением этого является то, что у мутантных растений с пониженным уровнем IP₆ наблюдается более выраженная степень образования проводящей ткани по сравнению с растениями дикого типа, тогда как повышенности дегрона консервативные аминокислоты выделены полужирным начертанием. По: Weijers, Wagner (2016), с изменениями.

Рис. 2. Доменная структура транскрипционных факторов Aux/IAA и ARF

[Fig. 2. Domain structure of the transcription factors Aux/IAA and ARF. In the degron sequence, conserved amino acids are shown in bold. By: Weijers, Wagner 2016, modified]

В последовательный уровень содержания IP₆ характерен для зрелых семян (Boss, Im, 2012).

Представители семейства TIR1/AFB выполняют сходные и частично перекрывающиеся функции, так как одинарные мутанты, как правило, достаточно слабые и не имеют существенных видимых морфологических отличий от растений дикого типа, тогда как множественные мутанты характеризуются заметными структурно-функциональными дефектами. В то же время TIR1 и AFB белки обладают специфическими неравнозначными свойствами. Например, белки AFB1 и AFB2 не могут полностью восстановить недостаток функции у tirl мутантов (Parry et al., 2009).

Регуляция транскрипции ауксинчувствительных генов. Обработка растений экзогенным ауксином приводит к быстрому изменению экспрессии генов. В тканях растений в ответ на воздействие ИУК появляется большое количество разнообразных мРНК, а затем и белков. Например, в тканях растениях арабидопсис мРНК более чем 20 видов генов Aux/IAA накапливаются в течение 5-20 минут после обработки ауксином (Guilfoyle, 1998). Среди ауксинчувствительных генов, быстро активирующихся ауксином (ранние гены ауксинового ответа), идентифицированы гены семейств SAUR (smallauxin-up-RNAs), GH3 и Aux/IAA (Abel, Theologis, 1996; Hagen, Guilfoyle, 2002; Шишова и др., 2014

Гены SAUR кодируют регуляторные белки с низкой молекулярной массой, которые, возможно, взаимодействуют с кальмодулином (Yang, Poovaiah, 2000); продукты генов GH3 участвуют в конъюгировании ИУК с аминокислотами (Staswick et al., 2002; Staswick et al., 2005); Aux/IAA кодируют транскрипционные негативные регуляторы, которые не только находятся под контролем ауксина, но и сами участвуют в ауксин-зависимом механизме регуляции экспрессии большинства ауксин-зависимых генов (Nebenfuhr et al., 2000; Liscum, Reed, 2001).

В регуляции экспрессии ауксин-чувствительных генов участвуют ядерные белки двух основных классов: Aux/IAA негативные транскрипционные факторы и ARF (auxin response factors) активаторы транскрипции. Репрессоры Aux/IAA являются наиболее динамичной частью данной регуляторной системы и, по сути, основные события при ее функционировании направлены на обеспечение определенного уровня этих белков в клетке (Powers, Strader, 2020). В геномах растений обнаружены значительные наборы генов, кодирующих регуляторы транскрипции Aux/IAA и ARF. Например, у арабидопсиса выявлено 29 генов Aux/IAA (Liscum, Reed, 2002) и 23 ARF, включая один псевдоген (Hagen, Guilfoyle, 2002).

Несмотря на то, что указанные выше Aux/IAA представлены как репрессоры, а ARF активаторы, следует заметить, что отдельные представители этих семейств могут иметь противоположные свойства. То есть, конкретные виды Aux/IAA могут принимать участие в активации генной активности, тогда как ARF, наоборот, выступают в качестве репрессирующих агентов. Эти особенности будут изложены ниже при описании механизма регуляции экспрессии ауксин-регулируемых генов.

Структура молекул Aux/IAA и ARF. Aux/IAA. В молекуле большинства Aux/IAA выделяют три основных функциональных домена: I, II и PB1 (рис. 2). Ранее домен PB1 обозначался как два отдельных домена III и IV, или обобщенный домен III/IV. Кроме полноразмерных Aux/IAA, которые называют каноническими, существуют также неканонические, отличающиеся от канонических отсутствием некоторых структур. Молекулы Aux/IAA не имеют ДНК связывающего домена и физически не взаимодействуют с ДНК. Однако факторы Aux/IAA способны к белок-белковым взаимодействиям и, связываясь с различными транскрипционными регуляторами, в том числе ARF, оказывают влияние на экспрессию ауксин-чувствительных генов (Weijers, Wagner, 2016).

Домен I, расположенный в аминотерминальной части молекулы, связан с функцией репрессии ауксин-чувствительных генов. Удаление этого домена приводит к полной потере репрессионной активности (Tiwari et al., 2001). Эта область содержит специфический мотив EAR (ethylene response factor-associated amphiphilic repression), через который осуществляется взаимодействие Aux/IAA с транскрипционными репрессорами TPL (Tup1/Groucho/TLE TOPLESS) и TPR (TOPLESS RELATED). Эти белки способны взаимодействовать с другими транскрипционными регуляторами, что обеспечивает дополнительный контроль разнообразных процессов развития (Szemenyei et al., 2008). Предполагается, что TPL взаимодействует с гистоновой деацетилазой HDA19, которая повышает сродство ДНК с нуклеосомным кором путем удаления ацетильных групп, связанных с гистонами H3 и H4, ограничивая, таким образом, доступ транскрипционным активаторам к промоторам генов. Ауксин-активируемая деградация Aux/IAA способствует удалению TPL и гистоновой деацетилазы HDA19 от ARFсвязывающего сайта промотора и разблокированию хроматин-ремоделирующего комплекса SWI/SNF (SWITCH SUCROSE

NONFERMENTING), который повышает доступность промотора для РНК-полимераз и транскрипционных активаторов (Wu et al., 2014)

Домен II определяет стабилизацию белка. В области этого домена находится 13аминокислотный участок, который называется дегрон. Он необходим для взаимодействия белка с F-бокс белком (TIR1) протеин убиквитинирующего комплекса (Ramos et al., 2001). Связываясь с TIR1, белок Aux/IAA становится субстратом для убиквитинирования. Затем убиквитинированный Aux/IAA разрушается

26S-протеосомой. Наличие данного участка напрямую связано с деградацией Aux/IAA белков. Мутации в области дегрона или удаление этого участка приводит к значительному повышению стабильности белка или полному отсутствию его деградации в присутствии ауксина (Worley et al., 2000; Moss, 2015). Мутанты, имеющие нарушения в области дегрона у определенных белков семейства Aux/IAA, проявляют ауксин-нечувствительные фенотипы, так как деградация Aux/IAA является необходимым условием для развития нормального ауксинового сигнала (Powers, Strader, 2020). Разные виды Aux/IAA различаются между собой по скорости деградации. Чем ближе аминокислотная последовательность дегрона к консенсусной, тем быстрее скорость разрушения этого белка (Moss et al., 2015). Аминокислотные остатки за пределами дегрона также могут влиять на эффективность протеолиза Aux/IAA. Так, между доменами I и II у большинства Aux/IAA присутствует консервативная пара аминокислот лизин и аргинин (KR), тогда как у некоторых видов белков эта пара представлена лизином и глутамином (KQ). Аргинин данной пары аминокислот практически не влияет на сродство Aux/IAA к TIR1, в то же время глутамин усиливает взаимодействие белков. Таким образом, факторы Aux/IAA, содержащие пару лизин-глутамин, более чувствительны к ауксиновому сигналу, по сравнению с другими видами Aux/IAA (Moss et al., 2015).

Домен PB1 расположен в карбокситерминальной части молекулы. Он формирует структуру, в которой две противоположные стороны несут противоположные заряды. Одна сторона имеет консервативный лизиновый остаток, заряженный положительно, а на второй стороне расположен OPCA (OPR-PC-AID) мотив, содержащий отрицательно заряженные аминокислотные остатки (Dinesh et al., 2015). Благодаря такой структуре PB1-содержащие белки способны формировать димерные или олигомерные комплексы. Причем, Aux/IAA образуют не только гомоди(олиго)мерные комплексы, но и гетеромерные структуры с транскрипционным активатором ARF, молекулы которого также содержат PB1 домен. Способность формирования гетеродимеров Aux/IAAARF является существенной для репрессии ауксин-чувствительных генов (Powers, Strader, 2020).

ARF. Белки ARF являются транскрипционными факторами, которые непосредственно взаимодействуют с ДНК. В аминотерминальной области молекулы ARF расположен ДНКсвязывающий домен DBD (DNA-binding domain), на противоположном карбокситерминальном конце находится PB1 домен, аналогичный одноименному домену в молекуле Aux/IAA. Между DBD и PB1 локализуется средний район MR (middle region) (Powers, Strader, 2020) (рис. 2). Мы не будем еще раз описывать PB1 домен, поскольку в молекулах Aux/IAA и ARF он имеет сходную структуру и функции.

Рис. 3. Димеризация ARF на промоторе через аминотерминальные димеризационные домены. По: Weijers, Wagner (2016), с изменениями

[Fig. 3. Dimerization of ARF on the promoter via aminoterminal dimerization domains. By: Weijers, Wagner (2016), modified]

ДНК-связывающий домен состоит из трех основных структур B3, DD (dimerization domain) и Tudor-подобного домена (функциональное значение последнего пока не выяснено).

Рис. 4. Комплексы транскрипционных факторов, характерные для активного и репрессированного состояния ауксин-регулируемых генов. По Weijers, Wagner (2016), с изменениями

[Fug. 4. Complexes of transcription factors characteristic of the active and repressed state of auxin-regulated genes. By: Weijers, Wagner (2016), modified]

Домен B3 служит для связывания с промоторами ауксин-чувствительных генов в области ARE (auxin response element), большинство из которых включают консервативные шестинуклеотидные последовательности TGTCTC. Однако существуют альтернативные варианты ARE с последовательностями TGTCNN (Galli et al., 2018). Участок B3 расположен внутри димеризационного домена DD, который обеспечивает димеризацию ARF. Стоит обратить внимание на то, что в молекулах ARF присутствуют два димеризационных домена: DD и PB1. Аминотерминальный DD обеспечивает только димеризацию ARF. Причем возможность такой димеризации определяется исключительно структурой промотора гена. Если в состав промотора входят два ARE, с каждым из которых связываются отдельные молекулы ARF, то два этих фактора могут образовать димер, взаимодействуя через DD, при условии, что они расположены на соответствующем расстоянии друг от друга (рис. 3). В то же время, карбокситерминальный домен PB1 служит для димеризации не только молекул ARF, но и ARF с Aux/IAA. Транскрипционные факторы ARF и Aux/IAA конкурируют между собой при образовании димеров. Формирование гомоили гетеродимеров зависит от концентрации ARF и Aux/IAA в клетке. Эта особенность взаимодействия используется растительной клеткой для регуляции экспрессии ауксин-регулируемых генов. Несмотря на возможность взаимодействия с ДНК, наличие ARF на промоторе не гарантирует активацию транскрипции гена. Дальнейшие события зависят от того, с какой молекулой будет взаимодействовать связанная с ДНК ARF через PB1-домен. Связывание с Aux/IAA приводит к репрессии гена, а при замещении Aux/IAA молекулой ARF создается структура, обеспечивающая формирование поверхности необходимой для взаимодействия с общими транскрипционными факторами и другими компонентами преинициаторного транскрипционного комплекса (рис. 4). Таким образом, димеризация ARF является необходимым условием для инициации процесса синтеза РНК на ауксин-регулируемых генах (Boer et al., 2014).

Средний район MR наиболее вариабельный в структуре ARF. Особенности аминокислотного состава этого участка имеют принципиальное значение для свойств молекулы. Например, ARF, средний участок которых обогащен глутамином, серином и лейцином, активируют ауксиновый сигнал. У другой группы ARF, которые по механизму являются репрессорами, MR насыщен пролином, серином, лейцином и глицином (Guilfoyle, Hagen, 2001; Leyser, 2002). Предполагается, что в среднем районе ARF содержится внутренний неструктурированный участок IDR (intrinsically disordered region), который обеспечивает определенную активность молекуле (Powers et al., 2019). Эта особенность характерна для многих транскрипционных факторов. Благодаря данному участку белковая молекула способна быстро и специфически изменять конформацию, что позволяет ей эффективно адаптировать поверхность для взаимодействия с сигнальными партнерами (Liu et al., 2006). Причем эти взаимодействия являются кратковременными, высокоспецифичными и низкоаффинными (Pazos et al., 2013). Изменение структуры IDR участка транскрипционного фактора осуществляется, как минимум, тремя возможными механизмами: за счет взаимодействия с коактиваторными белками, связывания с ДНК или путем посттрансляционной модификации, например фосфорилированием (Van der Lee et al., 2014). Было показано структурное различие этого района у активирующих и репрессирующих ARF. У активирующих ARF степень неупорядоченности среднего района существенно выше, чем у репрессирующих (Roosjen et al., 2018).

Участие Aux/IAA и ARF в регуляции экспрессии ауксин-чувствительных генов. На основании множества полученных данных о свойствах Aux/IAA и ARF, была предложена модель молекулярного механизма регуляции ауксин-чувствительных генов с участием этих белков (Leyser, 2002; Weijers, Wagner, 2016; Powers, Strader, 2020). Настоящая модель предполагает, что транскрипционные регуляторы ARF постоянно занимают место на промоторах ауксин-чувствительных генов в области ARE, однако собственно активация таких генов зависит от того, какие димеры будут образовывать связанные с ДНК ARF. Активной структурой является гомодимер ARF-ARF. Он обеспечивает посадку на промотор РНК-полимеразы II и способствует инициации транскрипции. Наличие на промоторе гетеродимерной структуры Aux/IAA-ARF, наоборот, предотвращает экспрессию гена. Вместе с тем, гетеродимеры Aux/IAA-ARF являются более стабильными, по сравнению с гомодимерами ARF-ARF (Muto et al., 2006). По этой причине ARF не могут эффективно конкурировать с Aux/IAA за связывание с другими ARF. Для активации генов необходимо существенное снижение уровня транкрипционных репрессоров Aux/IAA, что дает возможность замещения Aux/IAA на ARF с последующим образованием преинициаторного комплекса и активацией экспрессии гена.

В отсутствие ауксинового сигнала в растительных клетках транскрипционные репрессоры Aux/IAA присутствуют в высоких концентрациях, и поскольку они конкурируют с ARF за образование димеров, то происходит замещение одной молекулы ARF в гомодимере на Aux/IAA. По этой причине подавляющее большинство ARE-содержащих промоторов связано с гетеродимерами Aux/IAA-ARF и пребывает в неактивном состоянии (рис. 5). Стимуляция клеток ауксином приводит к дестабилизации молекул Aux/IAA. Внутриклеточные рецепторы ауксина F-box типа (TIR1, AFB1-AFB5) являются частью SCF-подобных убиквитинирующих протеиновых лигаз, которые убиквитинируют транскрипционные репрессоры семейства Aux/IAA в присутствии ауксина. Специфическое узнавание и связывание Aux/IAA лигазой находится под контролем гормональной модуляции аффинности F -box белка к мишени. В отсутствие ауксина F -box белок не имеет сродства к Aux/IAA. Связывание гормона с F-box рецептором приводит к образованию поверхности, необходимой для специфического узнавания Aux/IAA. При этом гормон выступает в качестве «молекулярного клея», который обеспечивает гидрофобное взаимодействие между F-box рецептором и мишенью. Таким образом, в результате рецепции ауксина стимулируется убиквитинирование белков Aux/IAA, которые затем разрушаются 26S протеасомным комплексом (Leyser, 2002; Powers, Strader, 2020; Weijers, Wagner, 2016).

В описанной схеме регуляции не совсем понятным остается тот факт, что под действием ауксина стимулируется транскрипция генов, кодирующих Aux/IAA (Abel, Theologis, 1996; Hagen, Guilfoyle, 2002; Шишова и др., 2014), тогда как это же событие сопряжено с деградацией белков Aux/IAA. Однако данное противоречие можно объяснить, если принять во внимание существование Aux/IAA с различными свойствами. К ауксин-регулируемым генам, экспрессия которых стимулируется на ранних этапах действия гормона, относятся лишь часть генов, кодирующих белки семейства Aux/IAA (на рис. 5 обозначены Aux/IAA*). Поздние гены активируются спустя определенное время, а их продукты не принимают участия в активации ауксинового ответа. Можно предположить, что в отличие от транскрипционных ингибиторов продуктов поздних генов Aux/IAA, ранние Aux/IAA* обладают выраженной способностью к димеризации с репрессорами транскрипции Aux/IAA и при этом они имеют низкое сродство к активаторам ARF. Вновь синтезированные Aux/IAA* связываются с репрессорами, способствуя снижению уровня концентрации свободных репрессоров и, таким образом, повышают вероятность димеризации ARF и последующей активации ауксин-регулируемых генов.

Рис. 5. Механизм активации ауксин-регулируемых генов

[Fig. 5. Mechanism of activation of auxin-regulated genes]

Факторы транскрипции ARF с разными свойствами также могут быть антагонистами в механизме регуляции ауксин-чувствительных генов. Репрессирующие и активирующие ARF способны связываться с теми же промоторами ауксин-регулируемых генов (Boer et al., 2014), поэтому предполагают, что репрессирующие ARF ослабляют ауксиновый сигнал путем конкурентного связывания ARE. Другим механизмом регуляции экспрессии генов, с участием репрессирующих ARF предполагается образование димеров свободных активирующих ARF с репрессирующими в нуклеоплазме или даже в цитоплазме (Richter et al., 2013; Lavy et al., 2014)

Известно, что в растворе ауксиновые транскрипционные регуляторы способны к образованию олигомеров (Nanao et al., 2014). Хотя значение олигомеризации в регуляции ауксин-регулируемых генов не доказано, тем не менее, математическое моделирование показывает, что олигомеризация ARF может иметь значение в модуляции ауксинового сигнала (Farcot et al., 2015).

Физиологическое действие. Ауксин оказывает широкий спектр действия на растения. К его эффектам относятся ростовые, двигательные реакции, координация процессов морфогенеза и контроль физиологической активности. При описании действия ауксина следует также различать быстрые реакции, которые осуществляются путем модуляции активности предсуществующих структур, и медленные, для которых необходимо изменение экспрессии генов. Эти механизмы тесно связаны друг с другом и, как правило, развитие полноценного ответа на воздействие ауксина вряд ли возможно без участия и быстрых, и медленных реакций. Однако если рост растяжением можно инициировать без изменения экспрессии генов, то для проявления морфогенетических изменений модуляция процессов транскрипции и трансляции является необходимой.

Реакции, зависимые от Н⁺-АТФазы. Существует множество ауксин-зависимых реакций, развитие которых прямо или косвенно связано со способностью ауксина активировать плазматическую Н-АТФазу Р-типа. Известно, что эта АТФаза выводит протоны из цитоплазмы в апопласт, обеспечивая формирование трансмембранного градиента протонов на плазмалемме. Усиление работы Н-АТФазы приводит к гиперполяризации мембраны, что стимулирует вторично активный трансмембранный транспорт, осуществляемый в симпорте и антипорте с протонами (Briskin, 1990).

Регуляция активности Н⁺-АТФазы осуществляется путем ковалентной химической модификацией через киназно-фосфатазный цикл. В низкоактивном нефосфорилированном состоянии автоингибиторный район, расположенный на С-концевом домене, взаимодействует с реакционным центром переносчика. Молекула Н+-АТФазы фосфорилируется по треонину, который занимает предпоследнее положение (второй от С-конца полипептидной цепи). Затем к фосфорилированному участку присоединяются димер регуляторных белков 14-3-3. В таком состоянии автоингибиторный район освобождает реакционный центр и Н-АТФаза переходит в активное состояние (Morsomme, Boutry, 2000).

Помимо быстрой регуляции существующего пула Н+-АТФаз, ауксин стимулирует экспрессию генов, кодирующих различные изоформы Н+-АТФазы (Rober-Kleber et al., 2003). Усиление работы Н+-АТФазы, приводящее к гиперполяризации плазмаллемы, имеет несколько важных последствий (Morsomme, Boutry, 2000):

1) Подкисление апопласта стимулирует кислый рост (рост растяжением).

2) Повышение рН цитопламы способствует активации ряда ассимилирующих ферментов.

3) Усиление трансмембранного транспорта вызывает:

• поглощение ионов K⁺, и других катионов за счет электрической составляющей электрохимического потенциала;

• поглощение Clи других анионов за счет концентрационного градиента H;

• усиление аттрагирующей способности клеток за счет интенсификации симпорта в клетку растворимых сахаров, аминокислот;

• повышение солеустойчивости, связанное с выведением ионов Na⁺ в антипорте с H;

• молуляцию осмотического давления клеток;

• процессы открывания устьиц.

Кислый рост (рост растяжением). Для понимания сущности этого механизма следует предварительно вспомнить состав оболочки растительной клетки. Клеточные стенки растений состоят из трех основных компонентов, входящих в состав микрофибрилл и матрикса (рис. 6) (Гудвин, Мерсер, 1986; Cosgrove, 2005). Целлюлоза микрофибрилл выполняет роль каркаса клеточной стенки, обеспечивающего ее прочность. Элементы матрикса, как известно, представлены гемицеллюлозами (преимущественно ксилоглюканами), которые обеспечивают связь между микрофибриллами и придают стенке эластичность, и пектиновыми кислотами, обладающими гидрофильностью и ионообменными свойствами.

Помимо углеводов, в состав клеточной оболочки входят белки, среди которых присутствуют оксипролин-обогащенные гликопротеины с разнообразными функциями (экстенсин, арабиногалактановые белки, лектины) и ферменты.

Рис. 6. Схема структуры клеточной стенки (показаны только углеводные компоненты) [Fig. 6. Diagram of the cell wall structure (only carbohydrate components are shown)]

Рис. 7. Значение экспонсина в механизме растяжения клеточной стенки

[Fig. 7. Significance of exponsin in the mechanism of cell wall stretching]

Основная механическая нагрузка лежит на целлюлозных компонентах. Микрофибриллы залегают в клеточной стенке спиралеобразно, образуя регулярные витки вдоль оси клетки. Ксилоглюканы образуют трехмерную сеть и связываются с целлюлозными фибриллами с помощью водородных связей. Между целлюлозными микрофибриллами и гемицеллюлозами не образуются ковалентные связи, однако обилие слабых водородных связей и взаимное переплетение микрофибриллярных спиралей и гемицеллюлозной сети обеспечивают очень прочное взаимодействие между этими компонентами. Еще одну пространственную молекулярную сеть, подобную гемицеллюлозной, образует структурный белок экстенсин. Такая архитектура, состоящая из взаимно переплетающихся трехмерных структур, делает клеточную стенку не только очень прочной, но и эластичной. При увеличении осмотического давления клетка способна увеличиваться в размере до определенного уровня, но при снижении давления принимает исходный объем за счет упругости. Увеличение клетки осуществляется преимущественно вдоль оси клетки и практически невозможно поперек оси. Ростовой эффект связан с тем, что при определенных условиях клеточная стенка теряет упругость и после растяжения не возвращается в исходное состояние. Потеря упругости происходит за счет точечных разрывов в молекулах ксилоглюканов с последующим возобновлением ковалентных связей в другом положении, а также временного ослабления водородных связей между компонентами клеточной стенки. Первое осуществляется за счет активации ферментов ксилоглюканэндотрансгликозилаз (XET), второе аэкспонсинов. Обе группы имеют внеклеточную локализацию (расположены в клеточных стенках) и активируются при снижении рН апопласта. Именно поэтому рост клеток растяжением называют кислым ростом (Rayle, Cleland, 1992; Cosgrove, 1997).

Эффект кислого роста связан с действием ауксина, еоторый, активирует Н+-АТФазы. Это приводит к закислению клеточных стенок и усилению поглощения клеткой осмотически активных веществ (K+, Cl^-, растворимых сахаров и др.). Транспортные процессы способствуют повышению осмотического давления, а снижение рН активации ксилоглюканэндотрансгликозилаз и а-экспонсинов. Таким образом, клетка растягивается, но, теряя эластичность, не возвращается в исходное состояние (рис. 7).

Описанное явление представляет собой быструю реакцию и на первых этапах происходит без модуляции экспрессии генов. Несколько позже активируется экспрессия генов XET (Rayle, Cleland, 1992; Nishitani, Tominaga, 1992; Cosgrove, 1997, 2018; Catala, 2001) и а-экспонсинов (Cho, Kende, 1997; Cosgrove, 2005). Таким образом, активация происходит не только вследствие активации гидролаз, но и за счет увеличения пула ферментов, синтезированных de novo. Растяжение клеточной стенки приводит к ее утончению, поэтому кислый рост должен сопровождаться синтезом компонентов оболочки. По-видимому, ауксин стимулирует экспрессию генов, кодирующих ферменты синтеза компонентов клеточной стенки. Под действием ауксина интенсифицируется продукция микрофибрилл на внешней поверхности плазматической мембраны и усиливается синтез и секреция ксилоглюканов и пектиновых веществ в апопласт.

Следует заметить, что рост клеток возможен только при наличии первичных клеточных стенок. Вторичная клеточная стенка не способна к растяжению.

Ростовые движения. Изменение направления роста осевого органа связано с латеральным перераспределением ауксина, которое вызывает неравномерный рост разных сторон органа. В целом, механизмы всех ростовых движений похожи и связаны с изменением локализации PIN переносчиков. Под действием определенного фактора активируется клатрин зависимый эндоцитоз в конкретной области плазмалеммы, благодаря которому PIN белки переходят в эндосомную фракцию. Одновременно с этим наблюдается реорганизация цитоскелета, которая способствует перемещению PIN-содержащих везикул к другой стороне плазмалеммы. Затем слияние везикул с плазмалеммой способствует интернализации переносчика в мембрану. Изменение локализации переносчиков ауксина приводит к перенаправлению потока гормона. Основным переносчиком, с которым связано латеральное перераспределение ауксина в осевых органах, является PIN3 (Friml et al., 2002).

Различие между типами движений заключается в природе сигнала, стимулирующего релокализацию PIN белков, и в конкретном механизме активации процесса. Тропические движения стимулируются под действием внешних векторных факторов, настии обусловливаются ненаправленными стимулами, а нутации зависят от эндогенных ритмов.

Гравитропизм (геотропизм) корней. Изменение положения корня относительно гравитационного поля приводит к смещению амилопластов статолитов в гравичувствительных клетках чехлика корня. Изменение локализации статолитов в клетках чехлика стимулирует формирование латерального градиента ауксина в корневом апексе (Baldwin et al., 2013), в результате чего изменяется направление роста корня. Некоторые авторы считают, что это, хотя и основной, но не единственный механизм гравичувствительности корней, указывая на существование вторичных механизмов гравичувствительности в клетках зоны растяжения (Wolverton et al., 2002), которые мы обсуждать не будем.

Рис. 8. Распределение переносчиков ауксина на плазматической мембране гравичувствительных клеток чехлика корня и потоки ауксина. По: Su et al. (2017), с изменениями

[Fig. 8. Distribution of auxin transporters on the plasma membrane of gravity-sensitive cells of the root cap and auxin fluxes. By: Su et al. (2017), modified.]

Существует две гипотезы относительно восприятия статоцитами смещения амилопластов, ни одна из которых пока не имеет подтверждения. Первая предполагает наличие в плазмалемме механочувствительных ионных каналов, которые открываются под давлением статолитов (Sievers et al., 1991). Вторая постулирует присутствие лигандов на поверхности амилопластов-статоцитов, которые могут взаимодействовать с рецепторами, расположенными в чувствительных мембранах эндоплазматического ретикулума (Limbach et al., 2005). Дальнейшие события, ведущие к релокализации ауксиновых переносчиков, не выяснены, однако предполагается участие в трансдукции сигнала инозитол-1,4,5-трифосфата и ионов Ca²⁺ (Su et al., 2017). В дальнейшем цепь сигнальных событий приводит к реорганизации цитоскелета и перемещению ауксиновых пермеаз определенного типа к латеральной стороне клеточной мембраны, обращенной вниз.

Первое событие, которое регистрируется после изменения направления гравитационного поля и смещения амилопластов, повышение pH цитоплазмы примерно до 7,6 и подкисление апопласта, что является следствием активации протонных АТФаз плазмалеммы. Через 10-15 минут после стимуляции переносчики ауксина PIN3 и PIN7, которые в неиндуцированных растениях равномерно распределены по клеточной мембране клеток апекса корня, смещаются на нижнюю сторону плазмалеммы статоцитов, направляя в эту сторону поток ауксина (Harrison, Masson, 2008; Su et al., 2017) (рис. 8).

Ключевым модулятором трансдукции гравитационного сигнала в зону растяжения является PIN2, так как он локализуется на верхнем полюсе клеток внешнего слоя и направляет ауксин базипетально от апекса в сторону корневой шейки (Muller et al., 1998). Поскольку в апексах стимулированных корней формируется латеральный градиент ауксина с максимумом на нижней стороне, по ней, соответственно, будет осуществляться более сильный поток гормона, по сравнению с верхней стороной (Su et al., (рис. 9).

Рис. 9. Изменение направления потоков ауксина в кончике корня в зависимости от его положения. По: Su et al. (2017), с изменениями. [Fig. 9. Changing auxin flows direction in the root tip depending on its position. By: Su et al. (2017), modified]

На нижней стороне зоны растяжения повышенная концентрация ауксина будет тормозить удлинение клеток, тогда как верхняя сторона будет расти быстрее, вследствие чего кончик корня начнет изгибаться вниз. Примерно через три часа после начала стимуляции изгиб корня позволит статолитам сместиться на анатомически нижнюю нечувствительную сторону мембраны статоцитов, что приведет к затуханию гравитропической реакции. Пермезы PIN3 и PIN7 снова равномерно распределяются по плазмалемме, а концентрация ауксина в латеральном направлении выравнивается (рис. 9).

Несмотря на то, что PIN переносчики направляют поток ауксина по апексу корня, они не являются достаточными для нормального развития геотропической реакции корней. Принципиально важным компонентом в этом процессе является пермеаза AUX1, отсутствие которой у мутантов auxl приводит к нарушению гравитропической реакции (Bennett et al., 1996). Пермеаза AUX1 обеспечивает аккумуляцию гормона в клетках в количестве, достаточном для эффективного перераспределения в тканях органа с помощью PIN переносчиков.

Апикальное доминирование. Известно, что у многих растений активно растущая верхушечная почка тормозит развитие пазушных почек (рис. 10, А). Удаление верхушки растения приводит к активации боковых почек (рис. 10, Б), и впоследствии одна из них может принять на себя функции верхушечной и подавлять рост нижележащих. Кеннет Тиманн (США) указывал, что одна и та же концентрация ауксина стимулирует рост верхушечного побега и подавляет рост боковых почек. Если после удаления верхушечной почки на срез нанести ИУК-содержащую ланолиновую пасту, то апикальное доминирование не снимается, что доказывает определяющее действие ауксина в этом регуляторном механизме (Thimann, Skoog, 1933) (рис. 10, В). Явление контроля роста пазушных почек верхушечной почкой известно как апикальное доминирование (Дерфлинг, 1985; Dun et al., 2006). Апикальное доминирование представляет собой пример ростовых корреляций, при которых функционирование одних органов определяет состояние других. Такие взаимоотношения, как правило, связаны с действием гормонов или иных регуляторов роста. Существует три основные гипотезы, которые объясняют механизм апикального доминирования: классическая, ауксинового транспорта и переходного состояния почек.

Рис. 10. Эффект апикального доминирования: А растение с целой верхушечной почкой; Б растение с удаленной верхушечной почкой; В растение с удаленной верхушечной почкой, с нанесенной на срез ланолиновой пастой, содержащей ауксин.

[Fig. 10. Effect of apical dominance. A a plant with a whole apical bud; Б a plant with a removed apical bud; В a plant with a removed apical bud, with a lanolin paste containing auxin applied to the cut]

Классическая гипотеза утверждает, что ауксин регулирует ветвление побегов совместно с другими регуляторами (Sachs, Thimann, 1967). В качестве ведущего регулятора эта гипотеза рассматривает ауксин, от концентрации которого зависит содержание и активность цитокинина (Li et al., 1995). Исследование экспрессии генов у бобовых растений показало, что гены изопентенил трансферазы IPT1 и IPT2

- ключевого фермента биосинтеза цитокинина

- находятся под прямым контролем ауксина, причем ауксин выступает в качестве репрессора генов. В то же время декапитация растений гороха (Pisum sativum) приводила к активации экспрессии PsIPT в узлах побега растений и повышению уровня цитокинина (Tanaka et al., 2006). Это является прямым доказательством участия ауксина в механизме апикального доминирования. Классическая гипотеза не отрицает наличия других регуляторов ветвления, на образование которых влияет ауксин (Dun et al., 2006). Одним из таких регуляторов рассматривается SMS (shoot multiplication signal) ингибитор ветвления побегов (Beveridge, 2006). Синтез SMS осуществляется в пластидах корней и побегов растения и требует участия генов, характерных для метаболизации каротиноидов, что указывает на то, что этот регулятор имеет каротиноидную природу (Bouvier et al., 2005; McSteen, Leyser, 2006). В растениях гороха ключевым геном, который принимает участие в контроле синтеза SMS, является RAMOSUS1 (RMS1'), кодирующий каротиноидспецифичную расщепляющую диоксигеназу. В тканях стебля гороха уровень транскрипта RMS1 в значительной степени зависит от концентрации активного ауксина. Декапитация побегов гороха приводит к активации ветвления на фоне снижения уровня SMS (Foo et al., 2005). Однако не совсем понятно, каким образом влияет ауксин на активность SMS. Рассматриваются три возможных механизма: изменение экспрессии генов синтеза SMS, модуляция активности транспорта регулятора или его метаболизация (Dun et al., 2006).