Открыт молекулярный механизм формирования устьиц у растений

Открыт молекулярный механизм формирования устьиц у растений

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

Открыт молекулярный механизм формирования устьиц у растений

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

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

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

В обобщенном внешности ответом будет указание на существование 2-ух путей творения формы. Главный это скопление некого численности схожих клеток, тот или иной далее по-различному специализируются. 2-ой путь подразумевает асимметричное разделение материнских клеток. Путь асимметричного разделения реализуется у цельных групп живых организмов от микробов до позвоночных. У растений он также встречается, но, в отличие от животных, он фактически не исследован.

Спецы с отделения цитологии и биологии развития Калифорнийского института в Сан-Диего нашли и изучили белок, тот или другой организует асимметричное разделение клеток растений. Свойскую службу они сделали на листьях кукурузы, выучив 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 доли. Большущая число развивается в нормальную неспециализированную клеточку эпидермиса, а наименьшая число останавливается предшественником запирающих клеток. Эта клеточка-предшественник высылает сигнал в примыкающие эпидермальные клеточки, и они в площади концентрации сигнального вещества отделяют две малолетние побочные клеточки. Критическим мгновенно асимметричного разделения служит скопление сигнального вещества в площадях контакта предшественников запирающих и побочных клеток.

Это сигнальное вещество приобрело заглавие PANGLOSS1 (PAN1). По свойскому строению оно подсказывает киназу, но у него отсутствуют некие аминокислотные остатки, тот или иной неизбежны для конструктивных киназ. Оттого 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 дроблению 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 остальных тканях он тоже синтезируется. При всем этом в случае с мутантным вариантом PAN1 никаких особенных недостатков в остальных тканях не находится. Явно, что мутация проявляется конкретно там, где требуется выполнить асимметричное разделение.

С поддержкою 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 разделение 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 разделение клеточки в подходящем площади и в подходящем направлении.

Этаким образом, у растений асимметричное разделение 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 иными сигнальными веществами. Состав соучастников этого ансамбля, строение и происхождение белков очень главны для осознания происхождения формы у многоклеточных созданий, но пока это лишь основные шаги в раскрытии молекулярных устройств творения 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 )


Posted in ЭкоБиология by with comments disabled.