• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy badają nową rodzinę białek w roślinach

    26.05.2011. 17:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Według nowego artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature, zespołowi europejskich naukowców udało się ujawnić sposób funkcjonowania rodziny białek, która do tej pory owiana była tajemnicą.

    Wykorzystując rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) zespół wykazał, że białka te mają zasadnicze znaczenie dla budowania wodoszczelnych mikrosiatek przy korzeniach rośliny. Umożliwiają roślinie odfiltrowywanie substancji odżywczych z gleby i ochronę przed niebezpiecznymi mikroorganizmami.

    Naukowcy z Belgii, Holandii, Niemiec i Szwajcarii połączyli siły, aby prowadzić wspólnie badania, które zostały częściowo dofinansowane z projektu PLANT-MEMB-TRAFF (Wymiana endomembranowa w fizjologii i rozwoju roślin), który otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla początkujących naukowców o wartości 1.199.889 EUR z tematu "Pomysły" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

    Białka odkryte przez naukowców są grupą białek błonowych i zespół nazwał je "CASP" (białka błonowe pasemek Caspary'ego) z powodu ich lokalizacji w pasemkach Caspary'ego - odcinkach wyspecjalizowanego materiału ściany komórkowej, które występują w endodermie korzenia i wytwarzają pozakomórkową barierę dyfuzyjną.

    Główną rolą endodermy korzenia jest zarządzanie absorpcją substancji odżywczych i odpornością na stres.

    Zespół zidentyfikował białka CASP dzięki technice znakowania fluorescencyjnego. Naukowcy odkryli, że białka są kodowane przez pięć różnych genów i odgrywają kluczową rolę w powstawaniu pasemek Caspary'ego.

    "Struktury te można porównać do uszczelek, które powodują, że przestrzenie między endodermą korzeni nie przepuszczają powietrza" - wyjaśnia Niko Geldner, jeden z naukowców pracujących nad projektem. "Białka CASP tworzą swego rodzaj treliażu, do którego inne białka przytwierdzają się, aby stworzyć sekwencję prowadzącą do powstania niezwykle skutecznej, trójwymiarowej 'zapory'. To fascynujące odkrycie umożliwia nam lepsze poznanie sposobu, w jaki korzenie są w stanie selekcjonować dobre i eliminować złe substancje odżywcze. Inaczej mówiąc, jak rośliny się odżywiają."

    Zważywszy na fakt, że większość roślin funkcjonuje dosyć podobnie, uzyskane wyniki mają znaczenie dla badań nad zrównoważonym rolnictwem, a konkretnie nad pobieraniem dziennej porcji wartości odżywczych przez ryż, kukurydzę, pszenicę, a nawet pomidora.

    Naukowcy pracujący nad projektem PLANT-MEMB-TRAFF twierdzą też, że skoro obecne porównania między drożdżami a zwierzętami nie zapewniają wiarygodnego ani spójnego pojęcia o tym, co tak naprawdę ma charakter podstawowy, a co pochodny w strukturze błony eukariotycznej, niezbędne są bezstronne badania nad wymianą w błonie komórkowej, które pozwolą pogłębić wiedzę o kolejnym, odmiennym typie komórki eukariotycznej i umożliwią lepszą ocenę ewolucji struktury błony eukariotycznej.

    "Ostatecznie pomysł polega na tym, aby udoskonalić absorpcję substancji odżywczych poprzez wyhodowanie roślin, które potrzebują mniej wody i nawozów, z perspektywy bardziej zrównoważonego rolnictwa" - zauważa Niko Geldner.

    Poznanie struktury i funkcji przedziałów enodomembranowych ma zasadnicze znaczenie dla mechanistycznego zrozumienia zachowania komórki eukariotycznej. Organizmy wielokomórkowe cechują się większą złożonością i specjalizacją ścieżek wymiany endomembranowej. Rośliny wyższe mają niezależnie rozwiniętą wielokomórkowość i wykazują odmiennie ustrukturyzowany, niemniej wysoce złożony system endomembranowy, który reguluje wiele podstawowych procesów, takich jak skład ściany komórkowej, odżywianie rośliny czy reakcje immunologiczne.

    Szczegóły funkcjonowania endomembrany roślin są tak naprawdę dopiero teraz poznawane, bowiem przez długi czas zajmowano się nimi w sposób niewystarczający, w ramach podejść opartych na homologii, które są z natury tendencyjne i ograniczone do modułów oraz ścieżek zachowanych między zwierzętami/drożdżami a roślinami.

    Badania te są zatem szczególnie ciekawe, bowiem wprowadzają znaczący przełom w wiedzy naukowej. Chociaż pierwszy opis pasemek Caspary'ego opracowany został ponad 150 lat temu - przez botanika Roberta Caspary'ego w 1865 r. - mechanizmy i wewnętrzne funkcjonowanie ich białek pozostawały do tej pory tajemnicą.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Białka fuzyjne (białka chimeryczne) – białka powstające z połączenia 2 lub większej liczby genów, które pierwotnie były odpowiedzialne za produkcję niezależnych białek. Produktem genu fuzyjnego jest białko (polipeptyd), którego funkcja jest w pewnym stopniu pochodną funkcji białek kodowanych przez geny wchodzące w skład takiego połączenia.

    Białka fuzyjne (białka chimeryczne) – białka powstające z połączenia 2 lub większej liczby genów, które pierwotnie były odpowiedzialne za produkcję niezależnych białek. Produktem genu fuzyjnego jest białko (polipeptyd), którego funkcja jest w pewnym stopniu pochodną funkcji białek kodowanych przez geny wchodzące w skład takiego połączenia.

    Białka fibrylarne (białka włókniste, włókienkowe lub włókiennikowe, skleroproteiny, skleroproteidy, albuminoidy) - białka proste o strukturze włókienkowej stanowiące podstawowy materiał budulcowy organizmów zwierzęcych.

    Białka fibrylarne (białka włókniste, włókienkowe lub włókiennikowe, skleroproteiny, skleroproteidy, albuminoidy) - białka proste o strukturze włókienkowej stanowiące podstawowy materiał budulcowy organizmów zwierzęcych.

    Dyfuzja wspomagana, ułatwiona jest to proces przemieszczania się hydrofilowych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej za pomocą białkowych przenośników, transporterów lub kanałów z obszaru o większym ich stężeniu do obszaru o stężeniu mniejszym. Proces ten zachodzi, gdy dana cząsteczka przenika przez błonę zgodnie z gradientem stężeń, lecz nie może ona przenikać w sposób bierny i łączy się wówczas z odpowiednim białkiem przenoszącym taką cząstkę na drugą stronę błony. Kanały natomiast są to struktury białkowe mające kilka domen transbłonowych, a w ich części wewnętrznej znajduje się hydrofilowy por, przez który mogą przechodzić dane substancje, zgodnie z ich gradientem stężeń. W taki sposób przechodzą jony. Białka integralne błon tworzą kanał, wysoce specyficzny przepuszczający jeden, określony jon, ale mogą też być kanały mniej specyficzne. W kanale znajduje się filtr selektywności, który decyduje, jakie cząstki mogą przejść przez błonę oraz układ bramkujący, który decyduje o otwarciu lub zamknięciu kanału.

    Dyfuzja wspomagana, ułatwiona jest to proces przemieszczania się hydrofilowych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej za pomocą białkowych przenośników, transporterów lub kanałów z obszaru o większym ich stężeniu do obszaru o stężeniu mniejszym. Proces ten zachodzi, gdy dana cząsteczka przenika przez błonę zgodnie z gradientem stężeń, lecz nie może ona przenikać w sposób bierny i łączy się wówczas z odpowiednim białkiem przenoszącym taką cząstkę na drugą stronę błony. Kanały natomiast są to struktury białkowe mające kilka domen transbłonowych, a w ich części wewnętrznej znajduje się hydrofilowy por, przez który mogą przechodzić dane substancje, zgodnie z ich gradientem stężeń. W taki sposób przechodzą jony. Białka integralne błon tworzą kanał, wysoce specyficzny przepuszczający jeden, określony jon, ale mogą też być kanały mniej specyficzne. W kanale znajduje się filtr selektywności, który decyduje, jakie cząstki mogą przejść przez błonę oraz układ bramkujący, który decyduje o otwarciu lub zamknięciu kanału.

    Jądro komórkowe, nukleus - otoczone błoną organellum obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych, z wyjątkiem tych, które wtórnie je utraciły w trakcie różnicowania, np. dojrzałe erytrocyty ssaków. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek, głównie histonowych, które razem tworzą chromosomy. Geny zlokalizowane w chromosomach stanowią genom komórki. Funkcją jądra komórkowego jest przechowywanie i powielanie informacji genetycznej oraz kontrolowanie czynności komórki, poprzez regulowanie ekspresji genów. Główne struktury, które obecne są w budowie jądra komórkowego to błona jądrowa, podwójna membrana otaczająca całe organellum i oddzielająca je od cytoplazmy oraz blaszka jądrowa, sieć delikatnych włókienek białkowych utworzonych przez laminy, stanowiących rusztowanie dla jądra i nadających mu wytrzymałość mechaniczną. Błona jądrowa jest nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek, dlatego obecne są w niej pory jądrowe. Są to kanały przechodzące przez obie błony, umożliwiające transport jonów i innych cząstek. Transport większych cząstek, takich jak białka, jest ściśle kontrolowany i zachodzi na zasadzie transportu aktywnego, kontrolowanego przez białka transportowe. Transport jądrowy jest kluczowy dla funkcjonowania komórki, ponieważ przemieszczanie cząstek poprzez błonę jądrową wymagane jest zarówno przy zarządzaniu ekspresją genów oraz utrzymywaniu chromosomów.

    Dodano: 26.05.2011. 17:17  


    Najnowsze