Выяснилось, отчего увеличивается в размерах репродуктивный орган растений
Исследование провели ученые из Галле-Виттенбергского университета Мартина Лютера. Результаты опубликованы в издании The Plant Cell.
Влияние липидов зависит от того, как они распределены по клеточной (плазматической) мембране.
Если растительные клетки хотят двигаться дальше, то им нужно расти. Один из замечательных примеров — пыльцевая трубка. Когда пыльца попадает на цветок, то пыльцевая трубка растет в направлении женских репродуктивных органов. Так мужские гаметы попадают куда требуется и происходит оплодотворение.
Пыльцевая трубка интересна тем, что она вся состоит из одной клетки, которая продолжает расти и в некоторых случаях достигает несколько сантиметров в длину.
— Именно это делает пыльцевые трубки такими интересными объектами для исследования процессов направленного роста, заявил профессор Инго Хайльманн, завкафедрой биохимии растений университета.
В данном исследовании команда Хайльманна сосредоточилась на фосфолипидах пыльцевых трубок — основном компоненте плазматической мембраны, который отвечает за отделение внутренней части клетки от ее окружения.
— Общеизвестно, что у липидов есть такая структурирующая функция, заметила доктор Марта Фратини, первый автор исследования.
Лишь недавно выяснилось, что некоторые липиды могут также регулировать клеточные процессы. И вот теперь ученые сумели показать, что определенный фосфолипид — фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат (PIP2) способен управлять разными аспектами роста клеток пыльцевых трубок, в зависимости от положения на плазматической мембране. Для этого они разметили липид флуоресцентным маркером.
— Мы обнаружили, что фосфолипид либо диффузно распределяется по всему кончику пыльцевой трубки без какой-либо видимой закономерности, либо скапливается в небольших динамических нанообластях, пояснила Фратини.
Похоже, что за характер распределения PIP2 отвечают разные ферменты.
— В растительных клетках есть несколько ферментов, которые могут вырабатывать именно этот фосфолипид, заметил Хайльманн.
Как и липиды, некоторые из ферментов распределены по клеточной мембране, а другие скапливаются группами. Если увеличивали содержание одного фермента, то стабилизировался цитоскелет — важная для направленного роста структура, и на кончике вырастала пыльцевая трубка. Увеличение содержания другого фермента приводило к росту выделения пектина — важного строительного материала для стенок растительных клеток. В результате клетка расширялась на кончике.
Чтобы убедиться, что характер распределения липидов на мембране действительно отвечает за разные эффекты роста, биохимики искусственно изменили расположение фермента на клеточной мембране — от групп к широкому рассеиванию и наоборот. Выяснилось, что так действительно можно контролировать соответствующие эффекты роста клеток.
— Насколько мне известно, мы первыми проследили регуляторную функцию дипида на основе его распределения по мембране, заявил Хайльманн.
Теперь потребуются дальнейшие исследования, чтобы точно выяснить, как группируются мембранные нанодомены и как распределение фосфолипида PIP2 на мембране оказывает столь разные эффекты.