Выяснилось, отчего увеличивается в размерах репродуктивный орган растений

Липиды — это строительные блоки клеточной мембраны. Помимо структурной функции некоторые липиды также играют роль регулятора и оказывают решающее воздействие на рост клетки.

Исследование провели ученые из Галле-Виттенбергского университета Мартина Лютера. Результаты опубликованы в издании The Plant Cell.

Влияние липидов зависит от того, как они распределены по клеточной (плазматической) мембране.

Если растительные клетки хотят двигаться дальше, то им нужно расти. Один из замечательных примеров — пыльцевая трубка. Когда пыльца попадает на цветок, то пыльцевая трубка растет в направлении женских репродуктивных органов. Так мужские гаметы попадают куда требуется и происходит оплодотворение.

Пыльцевая трубка интересна тем, что она вся состоит из одной клетки, которая продолжает расти и в некоторых случаях достигает несколько сантиметров в длину.

— Именно это делает пыльцевые трубки такими интересными объектами для исследования процессов направленного роста, заявил профессор Инго Хайльманн, завкафедрой биохимии растений университета.

В данном исследовании команда Хайльманна сосредоточилась на фосфолипидах пыльцевых трубок — основном компоненте плазматической мембраны, который отвечает за отделение внутренней части клетки от ее окружения.

— Общеизвестно, что у липидов есть такая структурирующая функция, заметила доктор Марта Фратини, первый автор исследования.

Лишь недавно выяснилось, что некоторые липиды могут также регулировать клеточные процессы. И вот теперь ученые сумели показать, что определенный фосфолипид — фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат (PIP2) способен управлять разными аспектами роста клеток пыльцевых трубок, в зависимости от положения на плазматической мембране. Для этого они разметили липид флуоресцентным маркером.

— Мы обнаружили, что фосфолипид либо диффузно распределяется по всему кончику пыльцевой трубки без какой-либо видимой закономерности, либо скапливается в небольших динамических нанообластях, пояснила Фратини.

Похоже, что за характер распределения PIP2 отвечают разные ферменты.

— В растительных клетках есть несколько ферментов, которые могут вырабатывать именно этот фосфолипид, заметил Хайльманн.

Как и липиды, некоторые из ферментов распределены по клеточной мембране, а другие скапливаются группами. Если увеличивали содержание одного фермента, то стабилизировался цитоскелет — важная для направленного роста структура, и на кончике вырастала пыльцевая трубка. Увеличение содержания другого фермента приводило к росту выделения пектина — важного строительного материала для стенок растительных клеток. В результате клетка расширялась на кончике.

Чтобы убедиться, что характер распределения липидов на мембране действительно отвечает за разные эффекты роста, биохимики искусственно изменили расположение фермента на клеточной мембране — от групп к широкому рассеиванию и наоборот. Выяснилось, что так действительно можно контролировать соответствующие эффекты роста клеток.

— Насколько мне известно, мы первыми проследили регуляторную функцию дипида на основе его распределения по мембране, заявил Хайльманн.

Теперь потребуются дальнейшие исследования, чтобы точно выяснить, как группируются мембранные нанодомены и как распределение фосфолипида PIP2 на мембране оказывает столь разные эффекты.

15.02.2021