Ялинка в клітинних стінках рослин є критичною для росту клітин

Рослинні клітини, як правило, ростуть довше, а не ширше, завдяки суміщенню багатьох шарів целюлози, що складають їх клітинні стінки, згідно з новим дослідженням, яке може мати наслідки для досліджень біопалива. Дослідження, яке з’являється в Інтернеті 4 лютого у журналі „Experimental Botany”, виявляє, що білок CSI1 та змінний кут шарів клітинної стінки, що створюють оселедець, є критично важливими для росту клітин.

ялинка

"Коли рослинні клітини ростуть, вони, як правило, значно розширюються по своїй довжині, не збільшуючи значно ширину", - сказав Ін Гу, доцент кафедри біохімії та молекулярної біології та співфінансуючий викладач Інституту енергетики та навколишнього середовища штату Пенсільванія та провідним автором дослідження. "Загальноприйнято вважати, що мікротрубочки - структури, що утворюють" скелет "клітини - обвиваються навколо клітини, як кільця на бочці, обмежуючи ріст у ширину. Ми хотіли дізнатися, що регулює ріст довжини клітини, і виявили що історія складніша, ніж просто кільця на бочці ".

Команда спочатку підтвердила, що білок, який вони раніше визначили важливим для створення целюлози - головного компонента клітинних стінок - також важливий для росту клітин. Мутантна форма модельного виду талонового кресу, Arabidopsis thaliana, без білка, відомого як "целюлозна синтаза інтерактивна 1" (CSI1), демонструє сильно знижений ріст навіть у присутності гормону росту. Подальший тест показав, що цей зменшений ріст може бути обумовлений змінами клітинної стінки мутанта.

"За примхою один із моїх аспірантів вирішив провести тест на повзучість, де рослинні клітини розтягуються в кислих умовах", - сказав Гу. "Кислотні умови зазвичай стимулюють ріст клітин, але мутант, якому не вистачає CSI1, не подовжився під час тесту. Це припустило, що проблема може бути в клітинній стінці або архітектурі клітини, що було несподіванкою".

Стінки рослинних клітин складаються з багатьох шарів, від 10 до 20 у талонових кресів і від 50 до 100 у багатьох інших видів. Кожен шар складається з білків, а також целюлозних мікроволокна, які відкладаються комплексом целюлозної синтази за допомогою CSI1, оскільки комплекс слідує вздовж мікротрубочки. Мікроволокна в даному шарі осідають приблизно під кутом 60 градусів порівняно з мікроволокнами попереднього шару. Чергуючі кути мікроволокна в кожному шарі створюють оселедець і створюють те, що вчені називають перехрещеними полімелевими стінками.

"CSI1 діє як лінкер-білок, допомагаючи целюлозно-синтазному комплексу відкладати мікроволокна", - сказав Гу. "Ми думали, що без CSI1 мікроволокна в мутантах будуть осідати у випадковій орієнтації. Натомість ми виявили, що мікроволокна в кожному шарі осідали в одному напрямку, що стало величезним сюрпризом".

Потім дослідники фармакологічно порушили ялинку в клітинних стінках нормальної рослини, що заважало клітинам нормально рости навіть у присутності гормону росту. Ці результати свідчать про те, що перехрещені багатопластові стінки є невід’ємною частиною росту клітин у рослин.

"Можливо, CSI1 допомагає ініціювати зміну кута між шарами", - сказав Гу. "Ми плануємо дослідити цю гіпотезу в майбутньому".

Грунтуючись на своєму дослідженні, дослідники вважають, що CSI1 та структура перехрещеної багатопластової стінки мають вирішальне значення для подовження клітин, і припускають, що існуючі теорії про ріст клітин - а також аналогія кілець на бочці - неповні. Поліпшення розуміння того, як рослинні клітини будують целюлозу і клітинні стінки, може врешті-решт допомогти вченим легше розбити її для використання в біопаливі.