Открыт молекулярный механизм формирования устьиц у растений

Открыт молекулярный механизм формирования устьиц у растений

Специфичная форма у живых организмов складывается 2-мя маршрутами: за счет дифференциации вначале схожих клеток либо за счет дробленья клеточки на неравные количества так нарекаемого асимметричного дробленья. Образцом асимметричного дробленья может служить оформление устьиц у растений. Южноамериканские ученые обнаружили и изучили белок, управляющий асимметричным разделением при развитии устьиц.

Открыт молекулярный механизм формирования устьиц у растений

Специфичная форма у живых организмов складывается 2-мя маршрутами: за счет дифференциации вначале схожих клеток либо за счет разделенья клеточки на неравные числа так давать имя асимметричного разделенья. Образцом асимметричного разделенья может служить оформление устьиц у растений. Южноамериканские ученые раскрыли и изучили белок, управляющий асимметричным дробленьем при развитии устьиц. По свойскому строению этот белок припоминает неактивную киназу, экспрессируется во почти всех долях растения, но только лишь в листьях служит организатором асимметричного разделенья.

Мы привыкли к тому, что все живое обладает определенную форму. Форма прибывает наиглавнейшим признаком живых созданий, но мы изредка задумываемся, зачем все живое оформлено. Твердые тела обладают форму из-за межатомных взаимодействий, в итоге тот или другой складываются кристаллы. Ежели же межатомные взаимодействия слабенькие, то материя не обладает специфичной формы. Все это мы проходили еще в школе.

Но иной раз идет речь о живом, то приобретенье определенной формы теснее не объяснишь межатомными взаимодействиями. Живые существа сложены клеточками, так либо по другому скрепленными меж собой. Организм оформляется в ходе развития, а потом бережет форму наиболее либо наименее неизменной в протяжении цельной близкой жизни. Но зачем при развитии многоклеточного существа не создается аморфный сгусток материи? Откуда клеточки знают, что необходимо отделять дочерние клеточки с какой-то одной сторонки, чтоб в баста точек оформился зародыш, чтоб у него выросли конечности? Каковы вообщем механизмы сотворения формы у живого?

В обобщенном облике ответом будет указание на существование 2-ух путей сотворения формы. 1-ый это скопление некого числа схожих клеток, тот или другой потом по-различному специализируются. 2-ой путь подразумевает асимметричное дробление материнских клеток. Путь асимметричного разделенья реализуется у цельных групп живых организмов от микробов до позвоночных. У растений он также встречается, но, в отличие от животных, он фактически не выучен.

Спецы с отделения цитологии и биологии развития Калифорнийского института в Сан-Диего нашли и изучили белок, тот или иной организует асимметричное дробление клеток растений. Свойскую службу они сделали на листьях кукурузы, исследовав у их формирование устьичного аппарата.

Открыт молекулярный механизм формирования устьиц у растений
Схема развития клеток устьиц на листьях кукурузы. Рис. K. Sutliff из статьи Sack&Chen в Science

У листьев кукурузы устьичный аппарат состоит из 4 клеток: 2-ух запирающих и 2-ух побочных. Эти клеточки образуются надлежащим образом. Эпидермальная клеточка (на схеме розового цвета) делится на неравные по размаху числа. Большущая количество развивается в нормальную неспециализированную клеточку эпидермиса, а наименьшая количество делается предшественником запирающих клеток. Эта клеточка-предшественник высылает сигнал в примыкающие эпидермальные клеточки, и они в площади концентрации сигнального вещества отделяют две мелкие побочные клеточки. Критическим мгновенно асимметричного разделенья служит скопление сигнального вещества в участках контакта предшественников запирающих и побочных клеток.

Это сигнальное вещество заработало заглавие PANGLOSS1 (PAN1). По свойскому строению оно припоминает киназу, но у него отсутствуют некие аминокислотные остатки, тот или другой неотклонимы для конструктивных киназ. Потому главную функцию киназ перенос остатков фосфорной кислоты от АТФ на субстрат это вещество очевидно не исполняет. Но зато в его пребывании происходит поляризация клеточного ядра и скопление актиновых нитей. А это характеристики подготовки клеточки к дробленью в предопределенной плоскости.

В растениях с мутантным геном pan1 побочные клеточки устьиц достаются дефектными. Можнож имелось бы поразмыслить, что это специфичный белок, отвечающий за формирование устьичного аппарата, но в иных тканях он тоже синтезируется. При всем этом в случае с мутантным вариантом PAN1 никаких предназначенных недостатков в иных тканях не находится. Разумеется, что мутация проявляется конкретно там, где требуется выполнить асимметричное дробление.

С подмогой иммунофлюоресцентного способа ученые определили порядок возникновения и локализацию PAN1 и актина в клеточках развивающегося устьица. Выяснилось, что два белка скапливаются опосля формирования предшественника запирающих клеток и перед поляризацией ядра у предшественников побочных клеток. Но PAN1 регится ранее актина. Это значит, что асимметричное дробление предшественников побочных клеток индуцируется сигналом, посланным развивающейся запирающей клеточкой, а PAN1 так либо по другому локализует актин в площади контакта предшественников запирающих и побочных клеток, а это организует дробление клеточки в подходящем площади и в подходящем направлении.

Эким образом, у растений асимметричное дробление предшественников побочных клеток инициируется за счет внеклеточного (а не внутриклеточного) сигнала, посланного примыкающей клеточкой. Сигналом служит схожий на киназу белок. Он может (и даже наверное так и грызть) функционировать не сам по для себя, а в ансамбле с вторыми сигнальными веществами. Состав соучастников этого ансамбля, строение и происхождение белков очень главны для осознания происхождения формы у многоклеточных созданий, но пока это только лишь основные шаги в раскрытии молекулярных устройств сотворения формы.

Источники :
1) Heather N. Cartwright, John A. Humphries, Laurie G. Smith. PAN1: A Receptor-Like Protein That Promotes Polarization of an Asymmetric Cell Division in Maize // Science. V. 323. P. 649652. 30 January 2009 (DOI: 10.1126/science.116168).
2) Fred D. Sack, Jin-Gui Chen. Pores in Place // Science. V. 323. P. 592593. 30 January 2009.
(Лена Наймарк )

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Posted in ЭкоБиология by with no comments yet.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *