Češi našli molekuly, které řídí „stavbu zdí“ mezi dělícími se buňkami rostlin

Praha 21. prosince 2010: Tým vedený doktorem Viktorem Žárským zjistil, že bílkovinný komplex zvaný exocyst je nezbytný pro správné dělení rostlinných buněk. Řídí totiž výstavbu buněčné stěny, která vzniká mezi dceřinými buňkami. Objev je o to zajímavější, že účast exocystu při dělení byla donedávna známa jen u kvasinek a živočichů. Nyní však biologové dokazují, že se bez něj neobejdou ani rostliny a že buněčné dělení rostlin a živočichů je podobnější, než se dosud soudilo. Na výzkumu se podíleli pracovníci Ústavu experimentální botaniky Akademie věd České republiky, Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy a Oregon State University v USA. Výsledky zveřejnil renomovaný odborný časopis The Plant Cell.

Bez buněčného dělení by neexistoval život na Zemi. Je to jediný způsob, jak mohou vznikat nové buňky - ať už třeba při vývoji lidského zárodku, nebo při rašení stromů na jaře. Dělením se vytvoří z jedné mateřské buňky dvě dceřiné. Nejdříve se mezi ně rozdělí genetická informace a vnitrobuněčné struktury (organely). Nakonec se dceřiné buňky fyzicky oddělí. U rostlin tak, že se vybuduje nová buněčná stěna - asi jako když zedníci přepaží místnost zdí. Vědci nyní prokázali, že v tomto procesu hraje klíčovou roli komplex několika bílkovin pojmenovaný exocyst.

Buňky v pokožce listu huseníčku, u něhož je narušena funkce exocystu. Vlevo řez při pohledu shora, vpravo trojrozměrná rekonstrukce sestavená z více řezů a mírně pootočená ve směru šipky. V místě označeném hvězdičkou chybí část buněčné stěny. Foto Matyáš Fendrych.

Tvorba buněčné stěny vyžaduje přísun „stavebního materiálu". Uvnitř buňky jsou mikroskopické váčky, které neustále přenášejí různé látky z místa výroby na místo dalšího využití. Připomínají tedy nákladní auta vozící cihly či beton na stavbu. Kde váčky svůj náklad vyloží, určuje v mnoha případech právě exocyst. Tým doktora Viktora Žárského proto zkoumal, zda exocyst plní tuto funkci i během dělení rostlinných buněk.

Biologové získali přesvědčivé důkazy, že ano. „Pracovali jsme s pokusnou rostlinou huseníčkem rolním (Arabidopsis thaliana). Když jsme vyřadili z provozu některé bílkoviny exocystu, byly rostliny zakrslé a nedokázaly normálně růst. Navíc jsme v listech našli deformované buněčné stěny - jasné následky špatného dělení," říká magistr Matyáš Fendrych, hlavní autor článku v časopise The Plant Cell.

Tři týdny staré rostliny huseníčku rolního. Vlevo dvě normální rostliny. Vpravo od nich mutanti, kteří mají poškozen gen pro jednu z bílkovin exocystu. Foto Matyáš Fendrych.

Další experimenty upřesnily, že exocyst je klíčový ve dvou etapách celého „stavebního procesu". Nejdříve při vzniku takzvané buněčné destičky, což je základ budoucí buněčné stěny. A pak v samotném závěru, kdy stěna dozrává a ukládá se do ní velké množství bílkovin, celulózy i dalších látek.

„Živočišné buňky se v mnoha ohledech dělí jinak než rostlinné. Přesto zde existují některé společné rysy. Jak ukázal náš výzkum, patří k nim i role exocystu. Je totiž známo, že také u živočichů je nutný pro závěrečné oddělení dceřiných buněk," dodává doktor Žárský. Práce česko-amerického týmu tedy přinesla další doklad, že na úrovni buněk a molekul jsou si rostliny a živočichové podobnější, než by se na první pohled zdálo.

Kontakt: RNDr. Viktor Žárský, CSc.
vedoucí laboratoří Ústavu experimentální botaniky AV ČR a Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy
tel.: 225 106 457, 221 951 685; e-mail: zarsky@ueb.cas.cz

Připravil: Leoš Kopecký

Originální studie: Fendrych et al.: The Arabidopsis Exocyst Complex Is Involved in Cytokinesis and Cell Plate Maturation. Plant Cell 22, str. 3053-3065 (2010).

Související odkazy:

Matyáš Fendrych a Jan Kolář 2010: Stávka v buněčné dopravě. UEB CAS CZ 
Lukáš Synek a Jan Kolář 2010: Přímý přenos z buněčného dělení. UEB CAS CZ