Белок CSI1 и «ёлочный» узор в клеточной стенке растений критически важны для роста клеток

Растительные клетки растут преимущественно в длину, а не в ширину, из-за ориентации множества слоёв целлюлозы в их клеточной стенке. Новое исследование, опубликованное 4 февраля в Journal of Experimental Botany, показывает, что белок CSI1 и чередующийся угол укладки слоёв стенки, создающий «ёлочный» узор (herringbone pattern), критически важны для роста клетки.

Команда подтвердила, что белок CSI1 (cellulose synthase interactive 1), ранее идентифицированный как важный для синтеза целлюлозы, также важен для роста клеток. Мутантная форма резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) без этого белка демонстрировала резко сниженный рост даже в присутствии гормона роста. Последующий тест показал, что причина может быть в изменении клеточной стенки мутанта.

Клеточная стенка растений состоит из множества слоёв (10–20 у резуховидки, 50–100 у других видов). Каждый слой содержит белки и микрофибриллы целлюлозы, которые откладываются комплексом целлюлозосинтазы с помощью CSI1, следуя вдоль микротрубочки. Микрофибриллы в каждом новом слое откладываются под углом примерно 60° к микрофибриллам предыдущего слоя. Это чередование углов создаёт «ёлочный» узор и формирует так называемую перекрёстно-полиламиллярную стенку (crossed-polylamellate wall).

Исследователи обнаружили, что у мутанта без CSI1 микрофибриллы во всех слоях откладывались в одном направлении, а не случайным образом. Когда же они фармакологически нарушили «ёлочный» узор в стенках нормальных растений, клетки перестали нормально расти даже с гормоном роста. Это указывает, что перекрёстно-полиламиллярная структура стенки необходима для роста клеток.

Учёные предполагают, что CSI1 может помогать инициировать изменение угла между слоями. Существующие теории роста клеток (включая аналогию с «обручами на бочке») неполны. Понимание того, как растения строят целлюлозу и клеточные стенки, может в перспективе помочь эффективнее расщеплять её для производства биотоплива.