Фрайбургский биолог растений профессор доктор Томас Лаукс и его исследовательская группа опубликовали статью в журнале Developmental Cell, в которой представлены первоначальные данные о том, как стволовые клетки побегов формируются в растениях во время эмбриогенеза, процесса эмбрионального развития. Плюрипотентные стволовые клетки могут развиваться в клетки любого типа в организме. В отличие от животных, растения могут формировать совершенно новые органы из своих стволовых клеток на протяжении всей своей жизни, которая у некоторых видов деревьев может длиться тысячу лет и более. Исследования стволовых клеток обещают решить ключевые проблемы медицины и селекции растений. Однако в то время как функция стволовых клеток для регенерации ткани или для роста была подробно изучена, гораздо меньше известно о том, как стволовые клетки формируются в ходе эмбрионального развития.
Несколько лет назад Ло и его команда уже открыли фактор транскрипции, ответственный за непрерывную замену стволовых клеток побегов у модельного растения Arabidopsis, широко известного как кресс-салат. Этот белок, называемый WUSCHEL, уже присутствует в эмбрионе, когда формируются стволовые клетки. «К нашему большому удивлению, наш аспирант Чжунцзюань Чжан сделал ключевое наблюдение, что не WUSCHEL, а родственный фактор транскрипции WOX2 отвечает за развитие стволовых клеток», - говорит Лаукс. Все, что было известно ранее о белке WOX2, это то, что он контролирует более ранние этапы формирования паттерна эмбриона, фазу, на которой клетки эмбриона организуют определенную структуру. Чжан обнаружил, что WOX2 предотвращает дифференцировку клеток в области эмбриона, в которой формируются стволовые клетки, в специализированные типы клеток и, таким образом, потерю их неограниченного потенциала для развития.
Это означает, что растения следуют той же стратегии в процессе развития стволовых клеток, что и у животных. В случае арабидопсиса WOX2 регулирует баланс между двумя растительными гормонами цитокинином и ауксином, позволяя относительно большим количествам первого и относительно небольшим количествам второго накапливаться в клетках-предшественниках стволовых клеток. Исследователи растений уже несколько десятилетий используют этот механизм для регенерации побега из корня или листа. Этот метод, изначально обнаруженный в тканевых культурах, в конечном итоге отражает тот же механизм, который эволюция уже обнаружила гораздо раньше для развития стволовых клеток во время эмбриогенеза.
Томас Лаукс - руководитель лаборатории в Институте биологии III и член Центра передового опыта Фрайбургского университета по изучению биологических сигналов BIOSS.