Co to są Plasmodesmata?

Plasmodesmata to cienki kanał przez komórki roślinne, który pozwala im się komunikować.

Komórki roślinne różnią się pod wieloma względami od komórek zwierzęcych, zarówno pod względem niektórych wewnętrznych organelle oraz fakt, że komórki roślinne mają ściany komórkowe, w przeciwieństwie do komórek zwierzęcych. Te dwa typy komórek różnią się także sposobem komunikowania się między sobą oraz sposobem przenoszenia cząsteczek.

Plasmodesmata (forma pojedyncza: plazmodesma) to międzykomórkowe organelle występujące tylko w komórkach roślinnych i glonowych. („Ekwiwalent” komórki zwierzęcej nazywa się przerwa szczelinowa.)

Plazmodesmaty składają się z porów lub kanałów leżących między poszczególnymi komórkami rośliny i łączą przestrzeń symplastyczną w roślinie. Można je również określić jako „pomosty” między dwiema komórkami roślinnymi.

Plazmodesmaty oddzielają zewnętrzną błony komórkowe komórek roślinnych. Rzeczywista przestrzeń powietrzna oddzielająca komórki nazywa się desmotubulą.

Desmotubule ma sztywną błonę, która przebiega przez całą długość plazmy. Cytoplazma leży między błoną komórkową a desmotubulą. Cały plazmodesma jest pokryty gładka retikulum endoplazmatyczne połączonych komórek.

Formy plazmodesmata podczas podziału komórek rozwoju roślin. Tworzą się, gdy części gładkiej retikulum endoplazmatycznego z komórek macierzystych zostają uwięzione w nowo utworzonym komórka roślinna Ściana.

Powstają pierwotne plazmodesmaty, podczas gdy tworzona jest również ściana komórkowa i retikulum endoplazmatyczne; wtórne plazmodesmaty powstają później. Wtórne plazmodesmaty są bardziej złożone i mogą mieć różne właściwości funkcjonalne pod względem wielkości i natury cząsteczek zdolnych do przejścia.

Plasmodesmata odgrywają rolę zarówno w komunikacji komórkowej, jak i w translokacji cząsteczek. Komórki roślinne muszą współpracować jako część organizmu wielokomórkowego (rośliny); innymi słowy, poszczególne komórki muszą działać na rzecz wspólnego dobra.

Dlatego komunikacja między komórkami ma kluczowe znaczenie dla przetrwania roślin. Problemem z komórkami roślinnymi jest twarda, sztywna ściana komórkowa. Większe cząsteczki mają trudności z penetracją ściany komórkowej, dlatego konieczne są plazmodesmaty.

Plazmodesmaty łączą ze sobą komórki tkanek, dlatego mają one funkcjonalne znaczenie dla wzrostu i rozwoju tkanek. Naukowcy wyjaśnione w 2009 r że rozwój i konstrukcja głównych narządów zależały od transportu czynników transkrypcyjnych (białek, które pomagają przekształcać RNA w DNA) przez plazmodesmaty.

Plasmodesmata wcześniej uważano za pasywne pory, przez które przemieszczały się składniki odżywcze i woda, ale teraz wiadomo, że wiąże się to z aktywną dynamiką.

Stwierdzono, że struktury aktyny pomagają poruszać czynniki transkrypcyjne, a nawet sadzić wirusy przez plazmodesma. Dokładny mechanizm regulowania transportu składników odżywczych przez plazmodesmaty nie jest dobrze poznany, ale wiadomo, że niektóre cząsteczki mogą powodować szersze otwieranie kanałów plazmodesmy.

Sondy fluorescencyjne pomogły ustalić, że średnia szerokość przestrzeni plazmatycznej wynosi około 3-4 nanometrów. Może to jednak różnić się w zależności od gatunku rośliny, a nawet rodzaju komórki. Plazmodesmaty mogą nawet zmieniać swoje wymiary na zewnątrz, aby można było transportować większe cząsteczki.

Wirusy roślin mogą przenosić się przez plazmodesmaty, co może być problematyczne dla rośliny, ponieważ wirusy mogą przemieszczać się i infekować całą roślinę. Wirusy mogą nawet być w stanie manipulować wielkością plazmodesmy, aby mogły przenosić się większe cząsteczki wirusa.

Naukowcy uważają, że cząsteczka cukru kontrolująca mechanizm zamykania porów plazmatycznych jest kalozą. W odpowiedzi na wyzwalacz, taki jak najeźdźca patogenu, kaloza odkłada się w ścianie komórkowej wokół porów plazmatycznego i pory zamyka się.

Gen, który wydaje polecenie syntezy i zdeponowania kalozy, nazywa się CalS3. Dlatego prawdopodobne jest, że gęstość plazmodesmata może wpływać na indukowana odpowiedź oporowa na atak patogenów u roślin.

Pomysł ten został wyjaśniony, gdy odkryto, że białko o nazwie PDLP5 (białko zlokalizowane w plazmiemacie 5), powoduje wytwarzanie kwasu salicylowego, który zwiększa odpowiedź obronną przed patogennym atakiem bakteryjnym roślin.

W 1897 roku Eduard Tangl zauważył obecność plazmodesmata w symplazmie, ale dopiero w 1901 roku Eduard Strasburger nazwał je plazmodesmata.

Oczywiście wprowadzenie mikroskopu elektronowego pozwoliło na dokładniejsze zbadanie plazmodesmata. W latach 80. naukowcy mogli badać ruch cząsteczek przez plazmodesmaty za pomocą sond fluorescencyjnych. Nasza wiedza na temat budowy i funkcji plazmodesmaty pozostaje jednak szczątkowa i należy przeprowadzić więcej badań, zanim wszystko zostanie w pełni zrozumiane.

Dalsze badania były długo utrudniane, ponieważ plazmodesmata są tak ściśle związane ze ścianą komórkową. Naukowcy próbowali usunąć ścianę komórkową, aby scharakteryzować strukturę chemiczną plazmodesmata. W 2011, zostało to osiągnięte, i znaleziono i scharakteryzowano wiele białek receptorowych.