Растения постоянно сталкиваются с внешними угрозами — засухой, механическими повреждениями, атаками патогенов. Их способность сохранять структуру и устойчивость зависит от тонкого баланса между клеточной стенкой и вакуолями, наполненными водой. Ученые исследовали, что помогает вакуолям выдерживать изменения давления и предотвращает разрушение клеток.
Клеточная стенка играет ключевую роль в поддержке структуры растений, обеспечивая прочность и гибкость. Внутри клетки находится вакуоль — большой водный отсек, создающий внутреннее давление, которое поддерживает жесткость тканей. Этот баланс позволяет растениям расти вверх, не теряя формы. Однако при повреждении стенки клетка оказывается уязвимой: вакуоль, находящаяся под высоким давлением, может разорваться, выпуская содержимое наружу.
Исследователи из Института молекулярной биологии растений имени Грегора Менделя изучили этот процесс на примере растений Marchantia polymorpha и Arabidopsis thaliana. Они выявили особый механизм, который защищает вакуоли от разрушения.
Команда обнаружила, что при повреждении клеточной стенки молекула ATG8 быстро перемещается к мембране вакуоли. В обычных условиях ATG8 участвует в аутофагии — процессе удаления ненужных компонентов клетки. Однако при угрозе разрыва вакуоли ATG8, как показали эксперименты, играет иную роль, реагируя на нарушение структуры.
Ученые выяснили, что любые сбои в этом механизме приводят к неспособности ATG8 закрепиться на мембране вакуоли. В результате вакуоль разрывается, а клетка погибает.
«Разгадка этого процесса будет важна для понимания того, как клетки защищают себя от внешних нарушений, таких как патогены и экологические стрессы».
— Хосе Хулиан, соавтор работы
Исследователи намерены продолжить изучение того, как клетки воспринимают повреждение стенки и каким образом ATG8 защищает вакуоли. Одна из гипотез состоит в том, что молекула помогает растягивать мембрану, позволяя ей адаптироваться к изменениям давления. Другая версия предполагает, что ATG8 может изолировать и удалять поврежденные участки, предотвращая разрыв.
Полученные данные открывают новые перспективы для понимания механизмов устойчивости растений к внешним стрессам, что может иметь значение для селекции сельскохозяйственных культур.
Источник: oeaw.ac.at
