Как ауксинът, хормон, който контролира много процеси в растенията, достига целта си

Екип от изследователи от Университета във Фрайбург откриха как растителният хормон ауксин се транспортира в клетката и как този сигнален път помага да се контролира генната експресия в ядрото. Ауксинът регулира много процеси в растенията: от ембрионалното развитие, до развитието на органите, чак до реакциите на промените в околната среда. Екипът наскоро публикува своите изследвания в списанието Cell Reports.

ядрото

Според съвременните научни модели ауксинът работи с други протеини, за да изпълни своята функция. Когато съдържанието на ауксин в ядрото се повиши, рецепторите се свързват в присъствието на ауксинови репресори, инициират деградация на репресора и дават възможност на ауксин-реагиращите транскрипционни фактори да задействат генната експресия. Тъй като се смята, че съдържанието на ауксин в ядрото е важно за това, изследователите се фокусираха върху това как ауксинът попада в ядрото и как този процес се контролира. Поради това изследователите от университета във Фрайбург си сътрудничат с колеги от Мюнхен и Окаяма, Япония, за да тестват нови, флуоресцентни, имитиращи ауксин молекули в единични клетки. Тези молекули им позволяват да визуализират натрупването на ауксин в клетката, без да предизвикват никакви свързани с ауксина процеси. По този начин те успяха да докажат, че имитиращите ауксин молекули се натрупват предимно в ендоплазмения ретикулум (ER), който представлява система от плоски тубули, която е продължение на ядрената мембрана, пряко свързана с ядрото.

След това екипът проучи как ER, ядрото и други клетъчни части работят заедно, за да абсорбират ауксин в ядрото. Тъй като понастоящем няма адекватни методи за директно измерване на транспорта на ауксин между различните отделения на клетката, изследователите разработиха комбиниран експериментално-теоретичен подход, който им позволява да използват комбинация от микроскопия, количествен анализ на данни и математическо моделиране, за да наблюдават как индивидуално растителните клетки реагират на различни нива на ауксин. Въз основа на резултатите от своите изследвания те стигнаха до заключението, че потокът на ауксин от ER към ядрото представлява важен сигнален път в клетката за регулиране на нивата на ауксин в ядрото и следователно в подпомагане на процеси, задействани от ауксин.

Екипът от изследователи включва д-р Кристина Дал Боско, д-р Александър Довженко и проф. Д-р Клаус Палме, всички от Катедрата по молекулярна физиология на растенията на Института по биология II, както и д-р Алистър Мидълтън и проф. Д-р Кристиан Флек, и двамата от Центъра за анализ на биологичните системи (ZBSA) към Университета във Фрайбург. Д-р Палм също е член на клъстера за високи постижения BIOSS Център за биологични сигнални изследвания.