Pro směr růstu (a polaritu) buněk je klíčový tzv. exocyst, bílkovinný komplex, který byl zatím popsán pouze u živočichů a kvasinek. Jeho přítomnost v rostlinných buňkách nyní prokázali vědci Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR, v. v. i. (ÚEB) spolu s americkými a německými kolegy. Informoval o tom tiskový odbor akademie. Objev by mohl mimo jiné přispět k pochopení způsobu, kterým se rostlina brání napadení patogeny.
„Exocyst se podle našich výsledků účastní především procesů rostlinné morfogeneze, tedy tvarování buněk a celé rostliny, zvláště její složky související s polaritou. O praktických aplikacích je možno nyní jen spekulovat. Vedle intervencí do architektury rostliny se mohou týkat také obrany proti napadení patogenem, což je reakce, která vyžaduje v mnoha případech také polarizaci rostlinné buňky,“ uvedl vedoucí celého výzkumného týmu RNDr. Viktor Žárský, CSc. z ÚEB. Jak doplnil RNDr. Michal Hála, PhD. z ÚEB, exocyst by mohl mít vliv i na jiné významné procesy, například transport hormonů.
Komplikovaný transport
Buňka je komplikovaný systém, složený z mnoha specializovaných struktur. Různé součásti se v ní často na jednom místě vytvářejí a na jiném jsou dále zužitkovány. Je tedy nezbytné, aby se spolehlivě dostaly na místo určení. Proto putují buňkou v podobě váčků ohraničených membránou. O jejich cíli rozhoduje mnoho regulačních bílkovin, mezi nimi také komplex exocyst, složený z osmi různých bílkovinných podjednotek, vysvětluje zpráva.
Jak ukazují jiné výzkumy, schopnost polarizace buňky proti místu, kterým se do ní snaží proniknout houbové vlákno, je jedním z hlavních způsobů obrany proti napadení. Prostřednictvím váčků se také v buňce dopravují některé bílkoviny, které ničí stěnu houbových vláken, případně používají k likvidaci patogenu jiné mechanismy.
Exocyst označí místo určení
Aby buňka mohla růst, musí některé látky transportovat na svůj povrch. Váčky s příslušným „nákladem“ jsou dopravovány k cytoplazmatické membráně obalující celou buňku. S ní pak splývají, čímž se uvolňují stavební kameny buněčné stěny, produkty metabolizmu, signální molekuly a podobně. Exocyst označuje oblasti, kde se má obsah váčků „vyložit“, a usnadňuje jejich splývání, uvádí dále materiál. Buňka proto přednostně roste v těchto místech – vznikne buněčný výběžek či vychlípenina. Tento způsob růstu je u rostlin velmi častý. Extrémním příkladem jsou kořenové vlásky nebo pylové láčky, kdy se buňka výrazně prodlužuje pouze v jednom směru a vytváří tenké vlákno.
Poškození genů způsobilo změny růstu
Na rozdíl od živočichů a kvasinek však nebyla molekulární podstata řízení polarizovaného růstu rostlinných buněk dosud prozkoumána.
V rostlinách byly nicméně nalezeny geny pro bílkoviny exocystu, které se vědci rozhodli sledovat. Nejdříve zkoumali tradiční oblíbenou pokusnou rostlinu genetiků – huseníček, s poškozenými geny pro jednotlivé podjednotky exocystu. Zjistili výrazné změny: trpasličí vzrůst, špatně rostoucí kořenové vlásky a pylové láčky (bylo by zajímavé prozkoumat stav těchto genů u moderních odrůd sladovnických ječmenů, nebo u polotrpasličích odrůd řepky, která je huseníčku blízce příbuzná. Pokud by příčinou nižšího vzrůstu byla skutečně mutace genů pro bílkoviny exocystu, daly by se genetickými modifikacemi připravit výkonné odrůdy mnohem cíleněji, pozn. red.). Výsledky ukázaly důležitost všech podjednotek pro morfogenezi rostlinných buněk. Vědci poté připravili protilátky rozpoznávající jednotlivé bílkoviny exocystu. Díky nim prokázali biochemickými metodami, že podjednotky se skutečně spojují do jednoho komplexu, stejně jako v kvasinkových a živočišných buňkách. Pomocí protilátek také zviditelnili exocyst ve špičkách pylových láček, tedy v místech jeho očekávaného působení
Výzkum prováděl tým Laboratoře buněčné biologie ÚEB a Katedry fyziologie rostlin Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, vedený RNDr. Viktorem Žárským ve spolupráci s biology z Oregon State University v USA a z univerzity v německém Tübingenu.
