Naukowcy badają nową rodzinę białek w roślinach
Według nowego artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature, zespołowi europejskich naukowców udało się ujawnić sposób funkcjonowania rodziny białek, która do tej pory owiana była tajemnicą. Wykorzystując rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) zespół wykazał, że białka te mają zasadnicze znaczenie dla budowania wodoszczelnych mikrosiatek przy korzeniach rośliny. Umożliwiają roślinie odfiltrowywanie substancji odżywczych z gleby i ochronę przed niebezpiecznymi mikroorganizmami. Naukowcy z Belgii, Holandii, Niemiec i Szwajcarii połączyli siły, aby prowadzić wspólnie badania, które zostały częściowo dofinansowane z projektu PLANT-MEMB-TRAFF (Wymiana endomembranowa w fizjologii i rozwoju roślin), który otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla początkujących naukowców o wartości 1.199.889 EUR z tematu "Pomysły" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Białka odkryte przez naukowców są grupą białek błonowych i zespół nazwał je "CASP" (białka błonowe pasemek Caspary'ego) z powodu ich lokalizacji w pasemkach Caspary'ego - odcinkach wyspecjalizowanego materiału ściany komórkowej, które występują w endodermie korzenia i wytwarzają pozakomórkową barierę dyfuzyjną. Główną rolą endodermy korzenia jest zarządzanie absorpcją substancji odżywczych i odpornością na stres. Zespół zidentyfikował białka CASP dzięki technice znakowania fluorescencyjnego. Naukowcy odkryli, że białka są kodowane przez pięć różnych genów i odgrywają kluczową rolę w powstawaniu pasemek Caspary'ego. "Struktury te można porównać do uszczelek, które powodują, że przestrzenie między endodermą korzeni nie przepuszczają powietrza" - wyjaśnia Niko Geldner, jeden z naukowców pracujących nad projektem. "Białka CASP tworzą swego rodzaj treliażu, do którego inne białka przytwierdzają się, aby stworzyć sekwencję prowadzącą do powstania niezwykle skutecznej, trójwymiarowej 'zapory'. To fascynujące odkrycie umożliwia nam lepsze poznanie sposobu, w jaki korzenie są w stanie selekcjonować dobre i eliminować złe substancje odżywcze. Inaczej mówiąc, jak rośliny się odżywiają." Zważywszy na fakt, że większość roślin funkcjonuje dosyć podobnie, uzyskane wyniki mają znaczenie dla badań nad zrównoważonym rolnictwem, a konkretnie nad pobieraniem dziennej porcji wartości odżywczych przez ryż, kukurydzę, pszenicę, a nawet pomidora. Naukowcy pracujący nad projektem PLANT-MEMB-TRAFF twierdzą też, że skoro obecne porównania między drożdżami a zwierzętami nie zapewniają wiarygodnego ani spójnego pojęcia o tym, co tak naprawdę ma charakter podstawowy, a co pochodny w strukturze błony eukariotycznej, niezbędne są bezstronne badania nad wymianą w błonie komórkowej, które pozwolą pogłębić wiedzę o kolejnym, odmiennym typie komórki eukariotycznej i umożliwią lepszą ocenę ewolucji struktury błony eukariotycznej. "Ostatecznie pomysł polega na tym, aby udoskonalić absorpcję substancji odżywczych poprzez wyhodowanie roślin, które potrzebują mniej wody i nawozów, z perspektywy bardziej zrównoważonego rolnictwa" - zauważa Niko Geldner. Poznanie struktury i funkcji przedziałów enodomembranowych ma zasadnicze znaczenie dla mechanistycznego zrozumienia zachowania komórki eukariotycznej. Organizmy wielokomórkowe cechują się większą złożonością i specjalizacją ścieżek wymiany endomembranowej. Rośliny wyższe mają niezależnie rozwiniętą wielokomórkowość i wykazują odmiennie ustrukturyzowany, niemniej wysoce złożony system endomembranowy, który reguluje wiele podstawowych procesów, takich jak skład ściany komórkowej, odżywianie rośliny czy reakcje immunologiczne. Szczegóły funkcjonowania endomembrany roślin są tak naprawdę dopiero teraz poznawane, bowiem przez długi czas zajmowano się nimi w sposób niewystarczający, w ramach podejść opartych na homologii, które są z natury tendencyjne i ograniczone do modułów oraz ścieżek zachowanych między zwierzętami/drożdżami a roślinami. Badania te są zatem szczególnie ciekawe, bowiem wprowadzają znaczący przełom w wiedzy naukowej. Chociaż pierwszy opis pasemek Caspary'ego opracowany został ponad 150 lat temu - przez botanika Roberta Caspary'ego w 1865 r. - mechanizmy i wewnętrzne funkcjonowanie ich białek pozostawały do tej pory tajemnicą.Więcej informacji: Uniwersytet w Lozannie: http://www.unil.ch/index.html
Kraje
Belgia, Szwajcaria, Niemcy, Niderlandy