Хотя судьба большинства клеток человека определяется их происхождением - например, почечные стволовые клетки формируют почку, а клетки-предшественники формируют сердце - растительные клетки немного более гибкие. Исследования показывают, что, хотя они и подвергаются упорядоченному делению во время роста, судьба растительных клеток часто определяется их расположением в растущем растении, а не тем, как они возникли. Интересно, что это предполагает, что растительные клетки распознают, где они находятся, и могут изменять активность генов в ответ на их местоположение.
Чтобы исследовать зависимую от положения экспрессию генов в растениях, Хироюки Иида, Аяка Йошида и Синобу Такада из отдела биологических наук японского Университета Осаки изучили дифференцировку эпидермальных клеток побегов на модельном растении Arabidopsis thaliana. В недавнем выпуске журнала «Развитие» исследователи показали, что для растений местоположение - это действительно все.
«Многие наземные растения имеют один слой эпидермальных клеток для защиты от обезвоживания. Однако неизвестно, как только самые внешние клетки дифференцируются в эпидермис», - объясняет ведущий автор Иида. Чтобы изучить процесс дифференцировки, исследователи сосредоточились на белке под названием ATML1, который помогает определить идентичность клеток эпидермиса в побегах растений.
«Мы обнаружили, что, хотя ген ATML1 экспрессировался в субэпидермальных клетках, накопление белка ATML1 было гораздо большим в самом внешнем клеточном слое, что позволяет предположить, что накопление белка подавлялось во внутренних слоях клеток», - говорит Иида.
Пометив белки флуоресцентным красителем, исследователи также смогли выяснить, где внутри клеток находится ATML1. Интересно, что в то время как флуоресцентный белок чаще всего обнаруживается в ядре самых внешних клеток, ядерное накопление ATML1 менее характерно для внутренних клеток, что означает, что он не может взаимодействовать с генами, необходимыми для дифференцировки эпидермальных клеток.
Сделав еще один шаг вперед, исследователи даже смогли показать, что участок белка ATML1, называемый доменом ZLZ, был необходим, но не полностью отвечал за снижение накопления ядра и активности ATML1 во внутренних клетках.
«Наше исследование показывает, что посттранскрипционная регуляция ATML1, основанная на расположении клеток, вероятно, отвечает за формирование единого эпидермального слоя, наблюдаемого у многих семенных растений», - говорит старший автор исследования доктор Синобу Такада. «Эти результаты обеспечивают более глубокое понимание морфогенеза растений и помогают нам понять эволюционные процессы, посредством которых наземные растения приобрели эпидермис».