Kas ir Plasmodesmata?

Plasmodesmata ir plāns kanāls caur augu šūnām, kas ļauj tām sazināties.

Augu šūnas daudzējādā ziņā atšķiras no dzīvnieku šūnām - gan to iekšējo daļu ziņā organelles un tas, ka augu šūnām ir šūnu sienas, kur dzīvnieku šūnām nav. Šie divi šūnu tipi atšķiras arī pēc tā, kā viņi savstarpēji sazinās, un pēc tā, kā viņi pārvieto molekulu.

Plasmodesmata (vienskaitļa forma: plasmodesma) ir starpšūnu organellās, kas atrodamas tikai augu un aļģu šūnās. (Dzīvnieku šūnu "ekvivalents" tiek saukts par spraugas krustojums.)

Plasmodesmata sastāv no porām vai kanāliem, kas atrodas starp atsevišķām augu šūnām, un savieno auga simplastisko telpu. Tos var saukt arī par "tiltiem" starp divām augu šūnām.

Plasmodesmata atdala ārējo šūnu membrānas no augu šūnām. Faktisko gaisa telpu, kas atdala šūnas, sauc par desmotubulu.

Desmotubulai ir stingra membrāna, kas iet plazmodesmas garumā. Citoplazma atrodas starp šūnas membrānu un desmotubulu. Visa plazmodēma ir pārklāta ar gluds endoplazmatisks retikulums no savienotajām šūnām.

Augu attīstības šūnu dalīšanās laikā veidojas plazmodesmata. Tās veidojas, kad gluda endoplazmatiskā retikuluma daļas no vecāku šūnām ieslodzītas jaunizveidotajās augu šūna sienas.

Veidojas arī primārā plazmodesmata, vienlaikus veidojot arī šūnas sienu un endoplazmatisko retikulumu; pēc tam veidojas sekundārā plazmodesmata. Sekundārie plazmodesmati ir sarežģītāki, un tiem var būt dažādas funkcionālās īpašības to molekulu lieluma un rakstura ziņā, kuras var iziet cauri.

Plasmodesmāta loma ir gan šūnu komunikācijā, gan molekulu translokācijā. Augu šūnām jādarbojas kopā kā daudzšūnu organisma (auga) daļai; citiem vārdiem sakot, atsevišķām šūnām ir jāstrādā, lai gūtu labumu kopējam labumam.

Tāpēc komunikācija starp šūnām ir izšķiroša augu izdzīvošanai. Augu šūnu problēma ir grūtā, stingrā šūnu siena. Lielākām molekulām ir grūti iekļūt šūnas sienā, tāpēc ir nepieciešama plazmodesmata.

Plasmodesmata saista audu šūnas savā starpā, tāpēc tām ir funkcionāla nozīme audu augšanā un attīstībā. Pētnieki noskaidrots 2009. gadā ka galveno orgānu attīstība un dizains bija atkarīgs no transkripcijas faktoru (olbaltumvielu, kas palīdz RNS pārveidot par DNS) transportēšanas caur plazmodesmatu.

Iepriekš tika uzskatīts, ka Plasmodesmata ir pasīvas poras, caur kurām pārvietojās barības vielas un ūdens, bet tagad ir zināms, ka tajā notiek aktīva dinamika.

Tika konstatēts, ka aktīna struktūras palīdz pārvietot transkripcijas faktorus un pat augu vīrusi caur plazmodesmu. Precīzs mehānisms, kā plazmodesmāta regulē barības vielu transportēšanu, nav labi saprotams, taču ir zināms, ka dažas molekulas var izraisīt plazmodesmas kanālu plašāku atvēršanu.

Fluorescējošās zondes palīdzēja konstatēt, ka plazmomodālās telpas vidējais platums ir aptuveni 3-4 nanometri. Tomēr tas var atšķirties starp augu sugām un pat šūnu tipiem. Iespējams, ka plazmodesmāta var mainīt to izmērus uz āru, lai varētu pārvadāt lielākas molekulas.

Augu vīrusi var pārvietoties pa plazmodesmātiem, kas var būt problemātiski augam, jo ​​vīrusi var pārvietoties un inficēt visu augu. Iespējams, ka vīrusi pat var manipulēt ar plazmodēmas lielumu, lai lielākas vīrusu daļiņas varētu pārvietoties.

Pētnieki uzskata, ka cukura molekula, kas kontrolē plazmodāmas poras aizvēršanas mehānismu, ir kaloss. Reaģējot uz sprūda, piemēram, patogēna iebrucēju, šūnas sienā ap plazmomodālo poru tiek nogulsnēta kalioze, un poras aizveras.

Tiek izsaukts gēns, kas dod komandu sintezēt un deponēt callose CalS3. Tāpēc ir iespējams, ka plazmodesmāta blīvums var ietekmēt inducētā pretestības reakcija uz patogēnu uzbrukumu augos.

Šī ideja tika noskaidrota, kad tika atklāts, ka proteīns ar nosaukumu PDLP5 (5. plazmodesmāta proteīns) izraisa salicilskābes ražošanu, kas pastiprina aizsardzības reakciju pret augu patogēno baktēriju uzbrukumu.

1897. gadā Eduards Tangs pamanīja plazmodesmatas klātbūtni simplasmā, bet tikai 1901. gadā, kad Eduards Strasburgers tos nosauca par plazmodesmām.

Protams, elektronu mikroskopa ieviešana ļāva rūpīgāk izpētīt plazmodesmātu. Astoņdesmitajos gados zinātnieki varēja izpētīt molekulu kustību caur plazmodesmām, izmantojot fluorescējošās zondes. Tomēr mūsu zināšanas par plasmodesmatas struktūru un funkcijām joprojām ir rupjības, un, pirms viss ir pilnībā saprotams, jāveic vēl vairāk pētījumu.

Turpmāka izpēte ilgi tika kavēta, jo plasmodesmētas ir tik cieši saistītas ar šūnas sienu. Zinātnieki ir mēģinājuši noņemt šūnas sienu, lai raksturotu plazmodesmatas ķīmisko struktūru. 2011. gadā tas tika paveikts, un tika atrasti un raksturoti daudzi receptoru proteīni.