Naukowcy odkryli, jak hormon roślinny wywołuje reakcję genetyczną
W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu badającego, jak hormon roślinny zwany auksyną wywołuje niektóre reakcje odkryto, że rozwój embrionalny roślin wykazuje podobieństwa do ścieżki sygnałowej w embrionalnych komórkach macierzystych ssaków. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Cell Biology, zostały dofinansowane z wewnątrzeuropejskiego stypendium Marie Curie (EIF) w ramach tematu "Mobilność" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Na etapie rozwoju organizmów pojawiają się wielokrotnie rozmaite sygnały, które wywołują określone działania. Niemniej wywołane w ten sposób procesy muszą również zostać podtrzymane. Auksyna, hormon roślinny, działa jak molekuła sygnałowa w czasie rozwoju embrionalnego rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana), rośliny modelowej często wykorzystywanej w badaniach genetycznych. Czerpiąc z dorobku wcześniejszych prac nad auksyną, niemieccy naukowcy z Instytutu Biologii Rozwoju im. Maxa Plancka i Uniwersytetu w Tübingen połączyli teraz kilka komponentów w sieć regulacyjną, która umożliwia podwyższonemu stężeniu auksyny "włączać" geny potrzebne do normalnego rozwoju embriona. Po osiągnięciu pewnego punktu, reakcje utrwalają się lub ustają jedynie stopniowo, nawet jeżeli stężenie auksyny spada. Zwykle embrion roślinny przekształca się w rozsadę zanim stanie się pełnoprawną rośliną z korzeniami, łodygą, liśćmi i kwiatami. Te podwaliny rozwojowe są kładzione w okresie wczesnego rozwoju embrionalnego. Auksyna jest ważnym przekaźnikiem sygnałowym w tej fazie rozwoju, sprzyjając na przykład rozpadowi inhibitora, który powstrzymuje niektóre czynniki przed aktywowaniem docelowych genów. Na wczesnym etapie rozwoju embrionalnego stężenie auksyny wzrasta w komórkach zlokalizowanych na szczycie embriona, z którego uformują się później nadziemne części rośliny. Niedługo później auksyna jest transportowana do niżej położonych komórek. Jednakże nie wyjaśnia to w pełni, jaką dokładnie rolę pełni ten hormon w kształtowaniu schematu embriona. Aby wyjaśnić niektóre z tych niewiadomych dotyczących efektu działania auksyny, naukowcy skupili się początkowo na uproszczonym układzie. Zamiast przeprowadzać doświadczenia z embrionami rzodkiewnika pospolitego, pracowali z jego protoplastami, czyli żywymi komórkami pozbawionymi ściany komórkowej w mniej złożonym środowisku. Warunki testowe z wykorzystaniem protoplastów można dosyć dogodnie różnicować, a pomiar aktywności genów w tych komórkach jest stosunkowo łatwy. Wykorzystując ten układ zespół przetestował skutki czynnika aktywującego geny zwanego MONOPTEROS i jego inhibitora o nazwie BODENLOS. Wyniki pokazały, że MONOPTEROS pobudza zarówno własne wytwarzanie, jak i swojego inhibitora BODENLOS poprzez tworzenie układu dwóch powiązanych sprzężeń zwrotnych. Układ jest kontrolowany przez auksynę, która pobudza rozpad inhibitora. Wraz ze wzrostem stężenia auksyny, wzrasta również rozpad inhibitora BODENLOS. To przekłada się na słabsze blokowanie czynnika MONOPTEROS. Po osiągnięciu pewnego stężenia auksyny, układ MONOPTEROS-BODENLOS przechodzi na wyższy poziom aktywności. "Wszystko wskazuje na to, że auksyna uruchamia przełącznik w układzie. Tak długo jak stężenie auksyny nie spadnie poniżej pewnego poziomu, aktywowany układ nie cofnie się do poziomu początkowego, nawet jeżeli większość auksyny zostanie przetransportowana gdzie indziej" - mówi kierownik naukowy Steffen Lau.Więcej informacji: Instytut Biologii Rozwoju im. Maxa Plancka http://www.mpg.de/en
Kraje
Niemcy