Inom djurriket spelar en naturligt producerad molekyl som kallas itakonat en viktig roll i immunsystemet som ett försvarsmedel mot virus och inflammation. Itakonat klassificeras som en metabolit, en naturlig förening som uppstår när organismer omvandlar mat till energi.
Itakonat är välkänt hos djur, men dess förekomst och funktioner i växter är i stort sett outforskade. Biologer vid University of California San Diego har nu genomfört den första omfattande undersökningen av itakonats funktioner i växter. Forskare vid School of Biological Sciences har i samarbete med kollegor vid Stanford University, Peking University, Carnegie Institute of Science och Universidad Nacional Autónoma de México använt kemisk avbildning och mättekniker för att inte bara bevisa att itakonat finns i växter, utan också för att avslöja dess viktiga roll i stimuleringen av växters tillväxt.
”Vi fann att itakonat bildas i växter, särskilt i växande celler”, säger studiens huvudförfattare Jazz Dickinson, biträdande professor vid Institutionen för cell- och utvecklingsbiologi. ”Att vattna majsplantor med itakonat gjorde att plantorna växte sig högre, vilket var spännande och uppmuntrade oss att undersöka denna metabolit ytterligare och förstå hur den interagerar med växtproteiner.”
Resultaten av studien publicerades den 6 juni 2025 i tidskriften Science Advances.
Dickinsons laboratorium fokuserar på växtutveckling, inklusive forskning om processer relaterade till rotsystem.
Med hjälp av masspektrometri, en avbildningsteknik som avslöjar den kemiska sammansättningen av ämnen genom att identifiera enskilda molekyler och föreningar, bekräftade forskarna att växter producerar itakonsyra. I samarbete med djurbiokemister som är specialiserade på itakonsyra beskrev de hur itakonsyra interagerar med växtspecifika proteiner i Arabidopsis, en medlem av senapsfamiljen.
Vid vidare undersökning av dessa dynamiker fann forskarna att itakonat spelar flera viktiga roller i växtfysiologin. Dessa inkluderar deltagande i flera kritiska växtprocesser, såsom primärmetabolism och syre-relaterad stressrespons.
Att optimera de naturliga fördelarna med itakonat – istället för syntetiskt framställda kemikalier – kan vara avgörande för att på ett säkert sätt maximera grödans tillväxt för att försörja en växande global befolkning.
”Denna upptäckt kan leda till naturinspirerade lösningar för att förbättra tillväxten av grödor, såsom majs”, säger Dickinson. ”Vi hoppas också att en bättre förståelse av sambanden mellan växt- och djurbiologi kommer att ge nya insikter som kan bidra till både växters och människors hälsa.”
Eftersom människor också producerar och använder itakonat kan den nya studien ge ny information för att förstå molekylens roll i människans utveckling och tillväxt.
Mer information: Tao Zhang et al, Metaboliten itakonat är en transkriptionell och posttranslationell modulator av växtmetabolism, utveckling och stressrespons, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt7463
