_ Cercetătorii descoperă cheia pentru misterul molecular al modului în care plantele răspund la condițiile în schimbare

O echipă de cercetători de la Universitatea din Massachusetts Amherst a publicat recent un studiu de pionierat care răspunde la o întrebare centrală în biologie: Cum organizează organismele o gamă largă de procese celulare atunci când se confruntă cu o schimbare – fie în interior, fie în mediul extern – pentru a se dezvolta în vremuri bune sau pentru a supraviețui vremurilor rele?

Cercetarea, axată pe plante și publicată în Cell, identifică interacțiunile dintre patru compuși: pectina , proteinele receptorilor FERONIA și LLG1 și peptida semnal RALF. În special, echipa a descoperit că un proces de condensare moleculară, numit separare de fază lichid-lichid, care are loc între pectină și RALF la interfața peretelui celular-membrană celulară guvernează modul în care un stimul declanșează multe procese celulare. Împreună, aceste procese generează un răspuns avantajos plantei.

„Biologii lucrează adesea liniar: observăm pe măsură ce intră un stimul, apoi monitorizăm un răspuns specific de-a lungul unei anumite căi celulare despre care credem că se află în spate. acest răspuns. Dar, în realitate, celulele mențin o multitudine de căi, care sunt întreținute cu atenție și trebuie coordonate tot timpul", spune Alice Cheung, profesor distins de biochimie și biologie moleculară la UMass Amherst și autorul principal al lucrării.

Cheung și colaboratorul ei de lungă durată și co-autorul principal Hen-Ming Wu s-au gândit la problema stimulului și a răspunsului încă de când au descoperit în 2010 și 2015 că perechea de receptori FERIONIA-LLG1 este un candidat ideal pentru tachinează puzzle-ul provocator. FERONIA-LLG1 afectează aproape toate aspectele vieții plantelor — creșterea de la un răsad abia încolțit până la maturizare și reproducerea următoarei generații și susținând tot felul de provocări intermediare, cum ar fi bolile și extremele climatice.

„Este a luat mulți ani de la doi colegi juniori foarte dedicați, postdoc James Ming-Che Liu și studenta absolventă Jessica Fang-Ling Yeh, co-primii autori ai lucrării, și un student de doctorat în biologie moleculară și celulară recent absolvent, Robert Yvon", spune Cheung. „Împreună au finalizat un set de studii care au pornit din unghiuri diferite, dar concepute în mod deliberat pentru a oferi o poveste coerentă, care altfel este imposibil de spus.”

Investigația a început cu o anchetă asupra modului în care semnalul (sau ligandul). ) RALF afectează FERONIA-LLG1 în membrana celulară. Echipa a observat unele rezultate surprinzătoare: celula nu a pur și simplu preluat FERONIA-LLG1 în celulă, un proces cunoscut sub numele de endocitoză și un răspuns tipic; fiecare moleculă de membrană celulară pe care echipa a testat-o ​​a fost afectată. În plus, spre deosebire de interacțiunea tipică ligand-receptor, ligandul RALF a rămas în afara celulei într-o matrice extracelulară bogată în pectină numită peretele celular.

Echipa a examinat apoi interacțiunile biochimice și biofizice dintre cele patru molecule, cum aceste interacțiuni afectează comportamentul acestor molecule la nivel celular și modul în care acestea afectează rezultatele fiziologice ale plantelor folosind două stresuri de mediu des întâlnite: temperatura și salinitatea ridicate.

Rezultatele oferă, pentru prima dată, un mecanism pentru a explica modul în care celulele plantelor coordonează multe căi diferite ca răspuns la un singur semnal de stres pentru a deveni mai rezistente și a supraviețui. Lucrarea demonstrează, de asemenea, pentru prima dată, modul în care separarea fazelor la interfața peretelui celular-membrană celulară, prima linie în care o celulă vegetală detectează și răspunde la stimuli externi, poate afecta profund un răspuns celular colectiv.

Cheung adaugă. că „lucrarea nu s-ar fi putut realiza fără facilitățile de bază ale Institutului de Științe ale Vieții Aplicate și contribuția lui James Chambers, directorul Light Microscopy Core și coautor al lucrării.”

(Fluierul)