При недостатке воды растения вянут и сбрасывают листья, но после полива их стебли вновь набирают силу, а листья распускаются. Это резкое изменение — явный сигнал к тому, чтобы мы потянулись за лейкой, и оно демонстрирует тонкий баланс на клеточном уровне, который лежит в основе жесткости растений.
Структурная поддержка растения зависит от уникального баланса между двумя элементами: прочная, гибкая клеточная стенка обеспечивает структуру, в то время как вакуоль, большой клеточный отсек, заполненный водой, действует как водяной шар, прижимаясь к клеточной стенке. Тонкий баланс давления внутри и снаружи вакуоли обеспечивает растениям силу, гибкость и способность расти вертикально, не разрушаясь под собственным весом, сообщает Институт молекулярной биологии растений имени Грегора Менделя.
Этот баланс может быть нарушен при повреждении клеточной стенки, в результате чего вакуоль, находящаяся под высоким давлением, разрывается и выпускает свое содержимое, что может привести к гибели клетки. В то время как механизмы, обеспечивающие быстрое восстановление клеточной стенки, хорошо изучены, мы пока мало знаем о том, как вакуоль защищена от разрыва при резком изменении давления.
Чтобы ответить на этот вопрос, команда Дагдаса провела генетический и функциональный анализ у Marchantia polymorpha и Arabidopsis thaliana. Ученые выявили консервативный механизм контроля качества, с помощью которого повреждение клеточной стенки запускает присоединение молекулы ATG8 к мембране вакуоли. Исследовательская группа показала, что ATG8, который обычно находится в небольших клеточных везикулах, опосредующих аутофагию (процесс, при котором клетки очищаются от повреждённых или ненужных компонентов), быстро перемещается к мембране вакуоли при разрушении клеточной стенки.
Важно отметить, что любые изменения в описанном пути блокируют перемещение ATG8 к мембране вакуоли, что приводит к разрыву вакуоли и гибели клетки. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Plants.
Команда намерена продолжить изучение того, как растительная клетка чувствует повреждение клеточной стенки, а также как именно конъюгация ATG8 защищает целостность вакуолей. «Разгадка этого процесса будет важна для понимания того, как клетки защищают себя от внешних нарушений, таких как патогены и экологические стрессы», — говорит Хосе Хулиан, соавтор работы. «Мы проверим, помогает ли ATG8 растягивать мембрану вакуоли, чтобы она могла выдержать разницу в давлении, или, наоборот, ATG8 изолирует и удаляет поврежденные участки мембраны».
[Фото: José Julian / GMI]
