Растения обладают поразительной способностью к восстановлению. Даже когда им не хватает влаги, они временно увядают и сбрасывают листву, но стоит только добавить воды — стебли моментально наполняются жизненной силой, а листья вновь расправляются во всей красе. Такая удивительная трансформация наглядно показывает сложный клеточный механизм, который обеспечивает растениям их естественную упругость.
В основе этого природного чуда лежит идеальное взаимодействие двух ключевых компонентов. С одной стороны — это эластичная но прочная клеточная стенка, создающая надежный каркас. С другой — вакуоль, особый резервуар с водой, который подобно наполненному шару прижимается к стенкам клетки изнутри. Именно точно выверенное соотношение давления по обе стороны вакуоли позволяет растениям оставаться одновременно крепкими и гибкими, успешно противостоя даже собственной массе при вертикальном росте.
Однако эта отлаженная система может дать сбой при нарушении целостности клеточной стенки. В таком случае вакуоль, находящаяся под значительным давлением, рискует лопнуть и потерять содержимое, что неминуемо ведет к гибели клетки. И если механизмы быстрого восстановления стенок клеток уже хорошо изучены, то способы защиты вакуолей от разрушения при скачках давления до недавнего времени оставались загадкой.
Для раскрытия этой тайны группа исследователей провела комплексный анализ генетических и функциональных особенностей растений Marchantia polymorpha и Arabidopsis thaliana. В результате был обнаружен универсальный защитный механизм — при повреждении клеточной стенки происходит моментальное присоединение молекулы ATG8 к оболочке вакуоли. Примечательно, что в обычных условиях ATG8 располагается в миниатюрных клеточных пузырьках, участвующих в процессе самоочищения клеток от ненужных элементов.
Исследователи установили критическую важность этого процесса — любые нарушения в перемещении ATG8 к мембране вакуоли неизбежно приводят к ее разрыву и последующей гибели клетки. Это открытие открывает новые горизонты в понимании клеточных механизмов.
Научная работа продолжается, и сейчас ученые сосредоточены на изучении того, как клетки растений определяют повреждения стенок и каким образом ATG8 обеспечивает защиту вакуолей. «Понимание этих процессов станет ключом к разгадке механизмов клеточной защиты от внешних угроз, включая патогены и неблагоприятные условия окружающей среды», — делится планами Хосе Хулиан, один из авторов исследования. «Мы планируем выяснить, помогает ли ATG8 увеличивать эластичность мембраны вакуоли для противостояния перепадам давления, или же его роль заключается в изоляции и удалении поврежденных участков».
[Фото: José Julian / GMI]
Источник: scientificrussia.ru
