Ученые из VIB и Университета Гента под руководством профессора, доктора Дженни Руссиновой обнаружили у растений новый механизм, который контролирует важный этап принятия решения в устьичной линии, чтобы делиться асимметрично или дифференцироваться. Это решающий шаг для образования устьиц, крошечных пор на поверхности растения, образующихся в результате асимметричного деления клеток. В модельном растении Arabidopsis thaliana они идентифицировали каркасный белок, POLAR, и продемонстрировали, что POLAR доставляет подмножество GSK3-подобных киназ к их взаимодействующим партнерам на поляризованном конце устьичной клетки-предшественника, чтобы инициировать асимметричное клеточное деление. Эта удивительная регуляция с помощью строительных лесов может быть более распространенным механизмом контроля функций GSK3-подобных киназ в растениях.
Анакси Хубарт и его коллеги под руководством профессора, доктора Дженни Руссиновой (VIB-UGent) изучают развитие устьиц. Уже было известно, что GSK3-подобная киназа может одновременно стимулировать и ингибировать образование устьиц, но было неясно, как это может существовать в одной и той же клетке устьичной линии. Используя подходы белковой интерактомики, разработанные в Центре системной биологии растений VIB-UGent и в Университете Вагенингена, исследователи идентифицировали белок-каркас, специфичный для растений и устьиц, POLAR, который может регулировать внутриклеточное расположение GSK3-подобной киназы.
Anaxi Houbaert (VIB-UGent), первый автор статьи, объясняет: «Мы показали, что при коэкспрессии POLAR и GSK3-подобных киназ киназа нацелена на плазматическую мембрану и поляризована с одной стороны. устьичной клетки-предшественника, что приводит к асимметричному делению клеток. С другой стороны, мы видели, что когда POLAR отсутствует, киназа располагается в ядре, чтобы способствовать дифференцировке клеток».
Одно из самых убедительных доказательств, подтверждающих их утверждения, было получено в результате исследования с помощью конфокальной микроскопии, оснащенной технологией стробирования. Эта функция позволила исследователям устранить автофлуоресценцию, исходящую из клеточных компартментов, таких как хлоропласты, широко присутствующие в клетках, составляющих эпидермис листьев растений. В результате удалось значительно улучшить отношение сигнал/шум, что позволило визуализировать эндогенно слабо экспрессируемые киназы во время развития листьев.
Anaxi Houbaert (VIB-UGent): «Мы знали, что развитие устьиц строго регулируется петлями положительной и отрицательной обратной связи, которые контролируют друг друга и образуют гибкий, но надежный механизм, управляющий развитием эпидермиса. неожиданно обнаружить роль POLAR в качестве каркасного белка Мы хотели бы исследовать функцию семейства POLAR и выяснить, регулируют ли подобные каркасные белки активность GSK3-подобной киназы в других тканях растений."
проф. Дженни Руссинова (VIB-UGent): «Наши результаты проливают свет на молекулярные механизмы, управляющие делением и дифференцировкой клеток арабидопсиса. следует изучить, ведут ли себя эти ортологи так же в других видах растений и можно ли их использовать в качестве потенциальных мишеней для улучшения урожая».