Πώς τα νιτρικά ρυθμίζει την γονιδιακή έκφραση στα όσπρια

Το νιτρικό άλας είναι ένα βασικό μακροθρεπτικό συστατικό για τα φυτά και διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης στα όσπρια. Ακολουθούν ορισμένοι βασικοί μηχανισμοί με τους οποίους τα νιτρικά ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης:

1. Παράγοντες μεταγραφής που ανταποκρίνονται στα νιτρικά:

- Το νιτρικό άλας προκαλεί ειδικά την έκφραση ορισμένων μεταγραφικών παραγόντων, όπως ο επαγόμενο από νιτρικό παράγοντα μεταγραφής 1 (NIN1) στο Arabidopsis.

-Το Nin1 δεσμεύεται με CIS-Elections που ανταποκρίνονται στα νιτρικά (NREs) στις περιοχές προαγωγού των γονιδίων-στόχων, ενεργοποιώντας τη μεταγραφή τους.

2. Σηματοδότηση του νιτρικού οξειδίου (ΝΟ):

- Η μείωση των νιτρικών φυτών παράγει νιτρώδη, τα οποία μπορούν να μειωθούν περαιτέρω σε οξείδιο του αζώτου (ΝΟ).

- Δεν ενεργεί ως μόριο σηματοδότησης και ρυθμίζει διάφορες φυσιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της γονιδιακής έκφρασης.

- Δεν μπορεί να τροποποιήσει τη δραστικότητα των παραγόντων μεταγραφής και της πολυμεράσης RNA, επηρεάζοντας τη μεταγραφή γονιδίων που ανταποκρίνονται στα νιτρικά.

3. Ρύθμιση των microRNAs:

-Η διαθεσιμότητα των νιτρικών επηρεάζει την έκφραση των microRNAs (miRNAs), τα οποία είναι μικρά μη κωδικοποιημένα RNA που ρυθμίζουν την γονιδιακή έκφραση μετά από μεταγραφή.

- Τα συγκεκριμένα miRNAs προκύπτουν ή καταστέλλονται ως απάντηση στο νιτρικό άλας, οδηγώντας σε αλλαγές στη σταθερότητα και τη μετάφραση των mRNA στόχων που εμπλέκονται στην αφομοίωση και τη σηματοδότηση των νιτρικών αλάτων.

4. Τροποποιήσεις χρωματίνης:

- Τα νιτρικά μπορεί να επηρεάσουν τη δομή και την προσβασιμότητα της χρωματίνης, ρυθμίζοντας έτσι την έκφραση γονιδίων.

- Το νιτρικό άλας προκαλεί τροποποιήσεις ιστόνης, όπως η ακετυλίωση και η μεθυλίωση, οι οποίες μεταβάλλουν τη δομή της χρωματίνης, καθιστώντας την πιο προσιτή (εταχρωματίνη) ή λιγότερο προσιτή (ετεροχρωματίνη) για μεταγραφή.

5. Ρύθμιση της μετάφρασης:

- Το νιτρικό άλας ρυθμίζει τη μετάφραση συγκεκριμένων mRNA ελέγχοντας τη δραστηριότητα των παραγόντων έναρξης μετάφρασης και των ριβοσωμικών πρωτεϊνών.

- Αυτό μπορεί να επηρεάσει τη σύνθεση πρωτεϊνών που εμπλέκονται στην πρόσληψη, την αφομοίωση και τη σηματοδότηση των νιτρικών αλάτων.

6. Ορμονικές αλληλεπιδράσεις:

- Τα νιτρικά αλληλεπιδρά με άλλες φυτικές ορμόνες, όπως η αυξίνη και η κυτοκινίνη, για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης.

- Για παράδειγμα, το νιτρικό άλας προάγει τη συσσώρευση αυξίνης, η οποία μπορεί να προκαλέσει την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη πλευρικής ρίζας και στη μεταφορά νιτρικών.

7. Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις:

- Τα νιτρικά μπορούν να προκαλέσουν μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις πρωτεϊνών, όπως η φωσφορυλίωση και η ουβικιτινίωση, οι οποίες επηρεάζουν τη σταθερότητα, τη δραστηριότητα και τον εντοπισμό τους.

Συνολικά, το νιτρικό άλας ρυθμίζει την γονιδιακή έκφραση σε όσπρια μέσω διαφόρων μηχανισμών που περιλαμβάνουν παράγοντες μεταγραφής, χωρίς σηματοδότηση, miRNAs, τροποποιήσεις χρωματίνης, έλεγχο μετάφρασης, ορμονικές αλληλεπιδράσεις και μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις. Αυτοί οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί επιτρέπουν στα όσπρια να προσαρμόσουν τα πρότυπα γονιδιακής έκφρασής τους σε μεταβολές στη διαθεσιμότητα των νιτρικών και να βελτιστοποιήσουν ανάλογα την ανάπτυξη και τον μεταβολισμό τους.