Čtvrtek 2. prosince 2021, svátek má Blanka
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet

Lidovky.cz

Rostlina bojuje s vetřelci jako člověk

Česko

Mezinárodní tým vědců společně s českými odborníky jako první na světě popsal mechanismus obrany a růstu rostlinných buněk

Ubytovali se v hotelu nevalného vzhledu a pověsti. Ostatně neměli na vybranou. Když se setmělo, dvakrát otočili klíčem v zámku a šli spát. Pozdě v noci najednou někdo mlátil na dveře takovou silou až začaly praskat. Možná opilý soused, nebo dokonce lupič. Honem přitáhli ke vchodu skříň a pak ještě masivní stůl, aby dveře nepovolily. Velmi podobně se chová rostlinná buňka v případě ohrožení, třeba když na ní například začne klíčit spora nějaké houby a snaží se buněčnou stěnu proděravět. Buňka začne rozmisťovat na vnitřní stranu svojí stěny stavební kameny přesně do míst, kde hrozí největší nebezpečí. Pytel blech Podobně jako řídí generál bitvu, tak obraně uvnitř buňky velí geny, které regulují tvorbu osmi bílkovin. Doposud odborníci znali tuto skupinu proteinů pod názvem exocyt jenom u živočichů a hub.

U rostlin pak měli vědci k dispozici poznatky pouze o jednom proteinu. Nedávno mezinárodní skupina odborníků popsala v časopisu Plant Cell, jak spolupracuje a společně něco vykonává všech osm bílkovin najednou.

„Zjistit vzájemné vztahy a vazby bylo na celém výzkumu nejnáročnější, proto se na něm podíleli také kolegové z univerzity v Oregonu a v Tübingenu,“ říká jeden z členů týmu Viktor Žárský z Ústavu experimentální botaniky AV ČR a z Katedry fyziologie rostlin na Přírodovědecké fakultě UK. (Více viz text Důkazy stojí...)

Sledovat současně činnost všech osmi bílkovin velmi silně připomínalo pozorování pytle blech, ve kterém se všechno stále mění a pohybuje. Podobně jako v letadle Komplex bílkovin - exocyst - má kromě zpevňování stěny vůči vetřelci další velmi důležitý úkol, určuje, jakým směrem buňka poroste, kde bude mít „vepředu“ a „vzadu“. I tuto odpovědnost exocystu popsali jako první na světě čeští vědci společně se zahraničními kolegy.

Polarizace buňky má několik kroků a probíhá podobně jako, když jede vlak naložený vaky s materiálem. Nejprve vydá výpravčí pokyn k odjezdu, bílkovina-dispečer určí, kde má souprava zastavit. Další bílkovina nařídí vyložení nákladu a jeho zabudování do konkrétní části membrány. „Váčky s materiálem přitlačí k buněčné stěně další bílkoviny v podobě jakýchsi šroubovitých struktur, podobných pružinkám,“ říká Viktor Žárský.

Vědci pozorovali růst buněk na konečcích kořenů a na pylových láčcích u tabáku a huseníčku. Tato drobná rostlinka je pro botaniky stejně významná jako pro zoology myš, protože všechny její geny jsou přečteny. Když vědci vypínali nebo zapínali určitý gen, mohli sledovat, jak se tvar kořínku nebo pylového láčku deformuje, protože „výpravčí“ nedal vlaku správný pokyn a „dispečer“ nevyslal signál k vykládce.

Zatímco člověk má od narození uši, nohy, plíce..., rostlina vytváří všechny orgány - listy, větve, kořeny... celý život. Aby to dokázala, potřebuje si udržovat cosi jako kmenové buňky, které má v pletivu. Protože rostlinná buňka se nemůže pohybovat, vznikají všechny její tvary tím, že se určitým směrem rozdělí a protahuje se. Dělí se jen podél nebo příčně a podíl na směru růstu má exocyst.

I když jedním ze zákonů přírody je neplýtvat energií a zdroji, nemůže si buňka dovolit šetřit na polarizaci a obraně. Je to podobné jako bezpečnostní systémy letadla, také jsou zdvojeny.

Takže buňka má další propojení mezi vlastním skeletem a dopravou materiálu k membráně.

Kdyby totiž přestala fungovat polarizace, přestaly by růst kořínky a rostlina by uhynula na nedostatek živin.

Dnes existuje mnoho dokladů o tom, že buňky prvoků, hub, rostlin a živočichů pocházejí ze společného předka. Zatím je stále nejasné, jak společný předek vypadal a jak se v něm buňky „protahovaly“. Výzkum českých vědců ukazuje, že společný předek měl spoustu molekul a bílkovin, které regulovaly buněčnou přeměnu. Tvořily jej tedy asi daleko složitější buňky. Teprve během vývoje se zjednodušovaly.

Někteří paraziti například pozbyli mitochondrie, „továrny“ na energie, i když dříve je měli. Podobné to je s exocystem. Marek Eliáš a Fatima Cvrčková z Přírodovědecké fakulty UK dokázali, že existují organismy, které ztratily exocyst, protože pro svůj životní styl tento komplex bílkovin nepotřebují.

Rostlinné lego Pletivo v rostlinné buňce do sebe pasuje podobně jako kostky lega. Čeští vědci společně se zahraničními kolegy se nyní snaží pochopit, jak do sebe buňky zapadají.

Zatím je známo, že jejich stěna je narušena kanálky, kterými prochází cytoplazma, tekutina se stavebními prvky. Buňky sice mají stěnu, ale nejsou izolované, intenzivně spolu komunikují, protože bez výměny informací by se jejich vývoj zastavil. Zatím není jasné, zda na této úrovni hraje roli i exocyst. Je možné, že buňky dokážou cíleně zavírat a otevírat dvířka pro cytoplasmu v závislosti na vývojovém stadiu a podmínkách v okolí.

Poznatek o tom, že exocyst řídí směr růstu buněk a jejich obranu by se mohl časem uplatnit v praxi. Zatím není moc známo, že zákony polarity platí pro všechny buňky a že směr růstu je naprosto klíčový při obraně rostlin proti chorobám. „My děláme základní výzkum a rádi se budeme podílet na spolupráci se specialisty z aplikovaného výzkumu. Například na vývoji systému proti chorobám rostlin,“ říká Viktor Žárský.

***

Buňka posiluje životně důležité systémy podobně jako konstruktéři letadel

Povely pro obranu i růst

Čeští vědci společně se zahraničními kolegy objasnili, jak buňky rostlin reagují na kontakt s nebezpečím a co rozhoduje o jejich růstu určitým směrem. Procesy jsou řízeny komplexem osmi bílkovin - tzv. exocystem.

Vědci pozorovali vliv exocystu na růst buněk huseníčku. Tato drobná rostlinka je pro botaniky stejně významná jako pro zoology myš, protože všechny její geny jsou přečteny. Když vědci vypínali nebo zapínali určitý gen, mohli sledovat, jak se tvar rostlinky deformuje.

Kam buňka poroste určuje soubor osmi bílkovin - tzv. exocyst. Komplex těchto proteinů obstarává dopravu a ukládání stavebního materiálu na konkrétní místo. Materiál vzniká v Golgiho aparátě a putuje k buněčné stěně ve váčcích po cytoskeletech.

Důkaz o přítomnosti exocystu. Rostoucí špička pylové láčky tabáku svítí červeně, protože se tam váže červeně svítící protilátka proti jedné z bílkovin exocystu.

Vlevo normálně vzrostlý semenáček huseníčku se zapnutými geny, prostřední a pravý s méně a více vypnutými geny pro regulaci exocystu

„Děláme základní výzkum, ale rádi se budeme podílet na spolupráci se specialisty z aplikovaného výzkumu. Například na vývoji systémů proti chorobám rostlin,“ říká Viktor Žárský z ÚEB AVČR a z Přírodovědecké fakulty

Mikroskopický snímek rozhraní stonku a kořene mladého huseníčku. Na povrchu kořene se vytvářejí kořenové vlásky, které pomáhají rostlinám přijímat vodu a živiny z půdy. Semenáček má poškozenu jednu bílkovinu důležitou pro vnitrobuněčný transport látek na správné místo. Proto jsou vlásky sice nápadné, ale asi o polovinu kratší, než u huseníčku s normálně fungující bílkovinou.

O autorovi| Josef Matyáš, redaktor LN

Autor:

ANALÝZA: Případ Kenosha. Média si napsala vlastní verzi

Premium Půlka Ameriky si udělala z Kylea Rittenhouse, jenž zastřelil dva lidi, vzorovou karikaturu bílého rasisty s puškou, a...

Pět nejčastějších chyb, které Češi dělají v penzijním spoření

Premium Ve starém „penzijku“ si na důchod spoří více než tři miliony Čechů a v nových fondech už přes 1,3 milionu lidí. Stát...

Strach se do lidí pouští jako jed. Horší než covid je hysterie, říká herec Dušek

Premium Je hercem, režisérem, scenáristou, moderátorem. Renesančního ducha zřejmě Jaroslav Dušek zdědil po svém rodu s modrou...