Domů     Příroda
Protein, který pomáhá buňkám “pojídat sebe sama”
Martin Janda 22.10.2023

Vědci z Katedry experimentální biologie rostlin PřF UK publikovali v prestižním vědeckém časopise Nature Plants výsledky svého výzkumu, který přináší nové poznatky o funkci proteinového komplexu ARP2/3 v rostlinných buňkách.

Ukázalo se, že rostlinné buňky dokáží využívat tento komponent velmi odlišným způsobem, než buňky živočišné – je důležitý pro buněčnou recyklaci peroxisomů..

Zkoumaný proteinový komplex se skládá ze sedmi podjednotek a je důležitý pro formování “buněčného lešení”, aktinového cytoskeletu. V živočišných buňkách je ARP2/3 zodpovědný například za tvorbu membránových výčnělků – panožek a tedy je nezbytný k pohybu buněk.

Rostlinné buňky jsou však obalené pevnou buněčnou stěnou a panožky tedy vytvářet nemohou, jsou nepohyblivé a v rostlinném těle zůstávají stále na stejném místě. Přesto u nich najdeme evolučně konzervovaný komplex ARP2/3. Je tedy zřejmé, že je v rostlinných buňkách k něčemu důležitý, ale že zde plní svou roli v jiných procesech než u živočichů.

V předchozích studiích se ukázalo, že komplex ARP2/3 má roli v koordinaci růstu a tvarování rostlinných buněk, nyní ale vědci objevili jeho zcela novou roli. Tato role souvisí se zvláštní formou autofagie, takzvanou pexofagií.

Co tato slova znamenají? Autofagie (řecky “sebepojídání”) je proces, kterým se buňka zbavuje starých a poškozených organel a recykluje je na základní chemické komponenty, které pak může znovu použít. Pexofagie je pak označení pro takové recyklování peroxisomů – tedy organel, které mají v buňce roli v detoxikaci kyslíkových radikálů, ale třeba i v metabolismu mastných kyselin.

Jak také “recyklování” v praxi vypadá? Pokud je peroxisom již starý a poškozený, buňka ho obalí dvojitou membránou, tzv. autofagosomem. Takto zabalený ho přemístí do vakuoly, kde ho v kyselém prostředí rozpustí svými “trávicími” enzymy.

Právě v procesu obalování peroxisomu membránou autofagosomu hraje roli komplex ARP2/3. Vědci ukázali, že v mutantech, kteří mají komplex ARP2/3 nefunkční (chybí některá ze sedmi podjednotek) nebo neaktivní (chybí jeho aktivátor) se v buňkách peroxisomy hromadí, protože je buňka není schopna dobře odbourávat.

Zároveň pomocí konfokální mikroskopie ukázali, jak komplex ARP2/3 vytváří na peroxisomu doménu právě v místě, kde nasedá autofagosom, aby peroxisom pohltil.

Tento objev, na kterém se podíleli také vědci z ústavu Experimentální Botaniky AV ČR a vědci z Velké Británie, nejen rozšiřuje naše porozumění fungování komplexu ARP2/3 a autofagie v rostlinných buňkách, ale také odhaluje, jak různé skupiny organismů mohou využívat komplex ARP2/3 ke svým odlišným potřebám.

Zatímco u živočichů je remodelace membrán pomocí komplexu ARP2/3 důležitá například pro jejich pohyb, u nepohyblivých rostlinných buněk našel roli v remodelaci membrán při procesu autofagie. To ukazuje úžasnou schopnost přírody využívat v evoluci existující nástroje k odlišným účelům.

Během výzkumu použil výzkumný tým RNDr. Kateřiny Schwarzerové, Ph.D. několik pokročilých mikroskopických metod. Vzhledem k velmi malé velikosti peroxisomů, které jsou velké asi 1 mikrometr, a k rychlosti, jakou se peroxisomy v rostlinných buňkách pohybují, byl pro pozorování komplexu ARP2/3 na peroxisomech použit speciální mikroskop s pozorovacím módem TIRF, který umožňuje sledovat velmi rychlé procesy v živých buňkách.

Ve spolupráci s Ing. Kateřinou Malínskou, Ph.D. z Mikroskopického pracoviště Ústavu experimentální botaniky AV ČR, v.v.i využili vědci i mikroskop s Airyscan detektorem, který umožňuje lepší rozlišení, než je dosažitelné běžnou světelnou mikroskopií.

“Když jsme pod mikroskopem poprvé viděli tečky, které komplex ARP2/3 v buňkách dělá, očekávali jsme, že budou označovat místa větvení aktinového cytoskeletu. Proto jsme byli překvapeni, když kolokalizační studie ukázala, že jsou ve skutečnosti spojené s peroxisomy, což bylo něco úplně jiného, než víme o lokalizaci komplexu například u živočichů.

Zároveň to nedávalo smysl vzhledem ke známé funkci komplexu ARP2/3 v tvarování rostlinných buněk. Teprve po několika letech detektivní práce se nám podařilo zjistit, že tato překvapivá a zdánlivě nesmyslná lokalizace komplexu ARP2/3 na peroxisomech je nezbytná pro jeho zcela novou funkci v degradaci peroxisomů pomocí autofagie”, říká Mgr. Jan Martinek, první autor publikace v Nature Plants.

reklama
Související články
Na nejmenším kontinentu světa se nachází závratné množství jedovatých tvorů, jako jsou pavouci, hadi, medúzy, chobotnice, mravenci či ptakopyskové. Proč jich tolik hostí právě Austrálie? „Austrálie se stala samostatnou pevninou před asi 100 miliony let, kdy se oddělila od jižního super kontinentu Gondwana,“ říká Kevin Arbuckle, docent evoluční biovědy na Swansea University ve Velké Británii. […]
Evropská rada pro výzkum je první evropskou organizací pro podporu špičkového badatelského výzkumu. O grant ji mohou požádat vědci jakékoliv národnosti s 7 až 12 lety zkušeností. Letos uspěli hned dva vědci z Čech. Evropská rada pro výzkum (ERC, European Research Council) byla zřízena Evropskou komisí v únoru 2007 s cílem finančně podpořit vědecký výzkum […]
Je svatým grálem teoretické fyziky. Tzv. teorie všeho by měla vysvětlit všechny základní fyzikální jevy takříkajíc v jednom balíku. Ale tato očekávání jsou dost možná přehnaná… „I kdybychom si představovali, že lidstvo nakonec objeví ‚teorii všeho‘ zahrnující všechny jednotlivé částice a síly, výpovědní hodnota této teorie bude pro vesmír jako celek pravděpodobně marginální,“ nechal se […]
Uhlí, které ze všech zfosilních paliv znečišťuje životní prostředí nejvíce, je pro lidské zdraví mnohem škodlivější, než se dosud myslelo. Emise z uhlí jsou spojeny s dvojnásobným rizikem úmrtí ve srovnání s jemnými částicemi z jiných zdrojů. Nová studie publikovaná tento týden v časopise Science zjistila, že počet úmrtí souvisejících s emisemi z uhelných elektráren […]
Válečný konflikt s sebou zpravidla nepřináší nic pozitivního, jen zmar a spoustu promarněných lidských životů. Často ho provází stres, který má, stejně jako nedostatek potravy, neblahé důsledky na lidskou plodnost. Vědcům se ale podařilo najít zvíře, jehož mláďatům naopak násilné střety mezi konkurenčními skupinami prospívají. Jak je to možné? Lidská historie je plná nejrůznějších násilných […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz