Биологи нашли ген, создающий дополнительные вакуоли в растительных клетках

Иногда растительные клетки имеют не одну большую центральную полость (вакуоль), а несколько. Они могут даже выполнять разные функции. Как это возможно? Команда под руководством биологов Амстердамского университета Рональда Куса и Франчески Кваттроккио сделала новый шаг к решению этой фундаментальной биологической загадки. Их открытие опубликовано в ведущем научном журнале Cell Reports.

Биологическая загадка

Около двадцати лет назад было обнаружено, что некоторые растительные клетки имеют множественные вакуоли с разными функциями. С тех пор главный вопрос: как они образуются и как клетка распределяет вещества между ними?

В 2017 году та же команда обнаружила новый тип компонентов клеток — меньшие везикулы, содержащие те же вещества, что и вакуоль, и транспортирующие их к центральной вакуоли. Их назвали вакуолино (итал. маленькие вакуоли).

Новый шаг

В новом исследовании, опубликованном в Cell Reports, биологи описали ген, критически важный для образования вакуолино. Им оказался ген RAB5a.

Эксперименты с петуниями показали:

• Выключение этого гена приводит к исчезновению вакуолино в клетках.
• Его сверхэкспрессия приводит к увеличению вакуолино. "Они могут стать настолько большими, что почти похожи на вакуоли", — говорит Кус.

Исследователи заметили, что ген RAB5a становится очень активным в клетках цветочных почек петунии на поздней стадии развития, после того как произошла выработка пигмента. В результате, помимо центральной вакуоли с пигментом, формировались несколько крупных вакуолино без пигмента.

"Было интересно, что размер и количество этих вакуолино определяли не только цвет, но и форму клеток, а следовательно, и лепестков", — говорит Кваттроккио.

Кус добавляет: "Это показывает, что, возможно, клеткам не всегда нужен сложный механизм сортировки веществ между несколькими вакуолями. Это может регулироваться автоматически, если дополнительные вакуоли образуются в другой момент времени".

Другие растения

Ген RAB5a присутствует у многих видов растений, что указывает на универсальный биологический механизм. Например, он активен в цитрусовых.

Ранее команда описала механизм, регулирующий количество кислоты в вакуолях клеток цитрусовых, что определяет вкус плодов. Теперь, с открытием вакуолино, они, возможно, нашли ещё один фундаментальный механизм, влияющий на вкус.

Важное исключение — растение Arabidopsis, стандартная модель для биологов, у которого этого гена нет.