Группа исследователей из Университета Фрайбурга обнаружила, как растительный гормон ауксин транспортируется внутри клетки и как этот сигнальный путь помогает контролировать экспрессию генов в ядре. Ауксин регулирует многие процессы в растениях: от эмбрионального развития до развития органов, вплоть до реакции на изменения внешней среды. Команда недавно опубликовала свое исследование в журнале Cell Reports.
Согласно современным научным моделям, ауксин взаимодействует с другими белками для выполнения своей функции. Когда содержание ауксина в ядре повышается, рецепторы связываются в присутствии репрессоров ауксина, инициируют деградацию репрессора и позволяют чувствительным к ауксину факторам транскрипции запускать экспрессию генов. Поскольку считается, что для этого важно содержание ауксина в ядре, исследователи сосредоточились на том, как ауксин попадает в ядро и как этот процесс контролируется. Поэтому исследователи из Университета Фрайбурга сотрудничали с коллегами из Мюнхена и Окаямы, Япония, чтобы протестировать новые флуоресцентные молекулы, имитирующие ауксин, в отдельных клетках. Эти молекулы позволили им визуализировать накопление ауксина в клетке без запуска каких-либо процессов, связанных с ауксином. Таким образом, они смогли продемонстрировать, что молекулы, имитирующие ауксин, накапливаются в основном в эндоплазматическом ретикулуме (ER), который представляет собой систему плоских канальцев, являющихся продолжением ядерной мембраны, непосредственно связанной с ядром.
Затем команда изучила, как ЭПР, ядро и другие части клетки работают вместе, чтобы поглощать ауксин в ядре. Поскольку в настоящее время нет адекватных методов прямого измерения транспорта ауксина между различными компартментами клетки, исследователи разработали комбинированный экспериментально-теоретический подход, который позволяет им использовать комбинацию микроскопии, количественного анализа данных и математического моделирования, чтобы наблюдать, как отдельные растительные клетки реагируют на разные уровни ауксина. Основываясь на результатах своих исследований, они пришли к выводу, что поток ауксина из ЭР в ядро представляет собой важный сигнальный путь внутри клетки для регулирования уровня ауксина в ядре и, следовательно, для поддержки процессов, запускаемых ауксином.
В команду исследователей входят д-р Кристина Даль Боско, д-р Александр Довженко и проф. д-р Клаус Пальме, все из отдела молекулярной физиологии растений Института биологии II, а также д-рАлистер Миддлтон и профессор, доктор Кристиан Флек, оба из Центра анализа биологических систем (ZBSA) Фрайбургского университета. Доктор Пальме также является членом кластера передового опыта Центра исследований биологических сигналов BIOSS.