Mednarodni raziskovalni skupini je uspelo opisati mehanizem nastajanja plazmodezm – por v stenah rastlinskih celic. Skupina je izsledke objavila oktobra v reviji Plant Science. 

Rastlinske celice so edinstvene že v tem, da so njihove celične stene zgrajene iz celuloze. Posebni pa so tudi kanali, ki potekajo skozi celične stene in povezujejo notranjost dveh celic. Te pore oziroma kanali, ki jih imenujemo plazmodezme, dvema celicama omogočajo izmenjavo hranil in sporočil. Čeprav je funkcija plazmodezem znana, je bil mehanizem njihovega nastanka še do nedavnega neznan. 

Vemo, da se plazmodezme oblikujejo med delitvijo celice. Proti koncu delitve se podvojena notranjost celice loči. Pri tem koraku sodeluje celična plošča. Ta nastaja na sredini celice, ki se deli. Z zlivanjem raznih mešičkov plošča raste proti robu celice. Ko doseže rob, celico razdeli. Vendar pa se med zlivanjem mešičkov vmes ohranijo odprtine – te se ali oblikujejo v plazmodezme ali zapolnijo. Ravno ta del celične delitve je znanstvena skupina podrobneje raziskala.

Poskus so opravljali na zarodnih celicah modelne rastline Arabidopsis thaliana. S pomočjo elektronskega mikroskopa so proces nastajanja plazmodezm slikali z visoko ločljivostjo; s pomočjo različnih barvil so sledili mešičkom celične plošče in endoplazemskemu retiklu. Mešičkom so sledili, saj med njimi nastajajo odprtine, endoplazemskemu retiklu pa, ker je sestavni del plazmodezm.

V nekatere odprtine v celični plošči se endoplazemski retikel prerine. Pomembno opažanje raziskovalne skupine pa je bilo, da so se ravno odprtine, v katerih se je nahajal endoplazemski retikel, do izteka delitve celice preoblikovale v plazmodezme. Torej pore v celični membrani in steni v velikosti od 5 do 20 nanometrov. Kadar odprtine niso vsebovale endoplazemskega retikla, so se zapolnile in tvorile celično membrano. 

V študiji so s pomočjo modela znanstvenice preverile še  energetsko bilanco nastanka plazmodezm. Celica bi za odstranitev endoplazemskega retikla iz odprtine potrebovala dodatno energijo. Energetsko ugodneje je torej, da se odprtine ohranijo in stabilizirajo v plazmodezme. Poleg energetske bilance je raziskovalna skupina določila še beljakovine, ki sodelujejo v tem procesu. Gre za tri že prej znane beljakovine iz družine MCTP. V poskusu so celice korenin, ki so imele gene za nastanek beljakovinske družine MCTP odstranjene, tvorile občutno nižje število plazmodezm.  

Vlogo endoplazemskega retikla za nastanek plazmodezm lahko razumemo kot nekakšnega arhitekta – ogrodje, ki nakaže, kdaj se odprtine ne smejo zapreti. Delavci, ki odprtine stabilizirajo in poskrbijo, da je komunikacija med dvema celicama vzpostavljena, pa so beljakovine iz družine MCTP. 

Nad strukturami rastlinske celice se je navduševala Klara. 

DOI: 10.1126/science.adn4630

DOI: https://doi.org/10.1101/2023.12.12.571296 (prednatis)

Naslovna slika: nastajanje plazmodezm fotografirano v raziskavi Plasmodesmata dynamics in bryophyte model organisms: secondary formation and developmental modifications of structure and function; DOI: https://doi.org/10.1007/s00425-024-04476-1