Celulele vegetale tind să crească mai mult în loc să fie mai largi datorită alinierii multor straturi de celuloză care alcătuiesc pereții lor celulari, potrivit unui nou studiu care ar putea avea implicații pentru cercetarea biocombustibililor. Studiul, care apare online în februarie. 4 din Journal of Experimental Botany, dezvăluie faptul că proteina CSI1 și unghiul alternativ al straturilor peretelui celular, creând un model de șiret, sunt critice pentru creșterea celulară.

celulari

„Când celulele vegetale cresc, ele tind să se extindă considerabil de-a lungul lungimii lor, fără să crească prea mult în lățime”, a spus Ying Gu, profesor asociat de biochimie și biologie moleculară și membru al facultății cofinanțat la Institutele de Energie și Mediu din Penn State și autor principal al studiului. În general, se crede că microtubulii - structuri care formează „scheletul” celulei - se înfășoară în jurul celulei ca niște inele pe un butoi, limitând creșterea în lățime. Am vrut să știm ce reglează creșterea în lungimea celulei și am constatat că povestea este mai complicat decât doar inelele pe butoi. "

Echipa a confirmat mai întâi că o proteină pe care au identificat-o anterior ca fiind importantă pentru crearea celulozei - componenta principală a pereților celulari - este, de asemenea, importantă pentru creșterea celulară. O formă mutantă a speciei model de creștină de thală, Arabidopsis thaliana, fără proteina cunoscută sub numele de "celuloză sintază interactivă 1" (CSI1) a arătat o creștere sever redusă, chiar și în prezența unui hormon de creștere. Un test de urmărire a indicat că această creștere redusă se poate datora modificărilor aduse peretelui celular al mutantului.

„Din capriciu, unul dintre studenții mei absolvenți a decis să efectueze un test de fluare, în care celulele vegetale sunt întinse în condiții acide”, a spus Gu. "Condițiile acide instigă de obicei la creșterea celulelor, dar mutantul lipsit de CSI1 nu s-a alungit în timpul testului. Acest lucru a sugerat că problema poate fi legată de peretele celular sau de arhitectura celulară, ceea ce a fost o surpriză"

Pereții celulari ai plantelor sunt compuși din mai multe straturi, 10 până la 20 în creșterea thalelor și 50 până la 100 în multe alte specii. Fiecare strat este compus din proteine, precum și din microfibre de celuloză, care sunt depuse de complexul de celuloză sintază, cu ajutorul CSI1, deoarece complexul urmează de-a lungul unui microtubul. Microfibrele dintr-un strat dat sunt depuse la un unghi de aproximativ 60 de grade comparativ cu microfibrele din stratul anterior. Unghiurile alternante de microfibre din fiecare strat creează un model de șiret și produc ceea ce oamenii de știință numesc pereți polilamelați încrucișați.

CSI1 actioneaza ca o proteina linker, ajutand complexul de celuloza sintaza microfibre depozit, a spus Gu. "Am crezut că fără CSI1, microfibrele din mutant vor fi depuse în orientări aleatorii. În schimb, am constatat că microfibrele din fiecare strat au fost depuse în aceeași direcție, ceea ce a fost o surpriză uriașă".

Cercetătorii au perturbat farmacologic modelul de hering în pereții celulari ai unei plante normale, ceea ce a împiedicat celulele să crească normal chiar și în prezența unui hormon de creștere. Aceste rezultate sugerează că pereții polilamelați încrucișați fac parte integrantă din creșterea celulelor la plante.

„Este posibil ca CSI1 să ajute la inițierea schimbării unghiului dintre straturi”, a spus Gu. „Ne propunem să investigăm această ipoteză în viitor”.

Pe baza studiului lor, cercetătorii consideră că CSI1 și structura peretelui polilamelat încrucișat sunt esențiale pentru alungirea celulelor și sugerează că teoriile existente despre creșterea celulară - precum și analogia inelelor pe butoi - sunt incomplete. Îmbunătățirea înțelegerii modului în care celulele vegetale construiesc celuloză și pereții celulari ar putea ajuta oamenii de știință să le separe mai ușor pentru a fi utilizate în biocombustibili.