Актиновые филаменты контролируют форму структуры, которая делит растительные клетки

Используя микроскопический видеоанализ, исследовательская группа из Университета Кумамото (Япония) получила более глубокое представление о механике деления растительных клеток. Видео показало, что форма фрагмопластов — клеточных структур, создающих перегородку между двумя делящимися растительными клетками — контролируется актиновыми филаментами.

Открытие было сделано при анализе поведения фрагмопластов во время цитокинеза — стадии клеточного деления, когда дочерние клетки физически разделяются. Исследователи заметили изменение формы фрагмопласта, которое было видно на видео всего около 30 секунд. Хотя механизмы деления растительных клеток тщательно изучены, роль актиновых филаментов в этом процессе, по-видимому, ранее упускалась из виду.

Во время деления растительной клетки между двумя хромосомами появляется перегородка — клеточная пластинка, которая расширяется, чтобы разделить клетку на две. Эту пластинку создает фрагмопласт, который появляется только во время деления и содержит микротрубочки и актиновые филаменты. Было известно, что микротрубочки играют основную роль в формировании фрагмопласта, так как их разрушение химическими веществами приводит к отсутствию клеточной пластинки. С другой стороны, роль актиновых филаментов была плохо понятна, поскольку их разрушение не вызывает заметных изменений в фрагмопластах или клеточных пластинках.

Используя видеоанализ для изучения изменений в фрагмопласте и клеточной пластинке при нарушении работы актиновых филаментов, доктор Такуми Хигаки и аспирант Кейшо Маэда заметили, что фрагмопласт сразу после создания становился аномально широким (нормальные фрагмопласты сужены к центру клетки). Интересно, что это изменение наблюдалось всего около 30 секунд сразу после его создания, после чего эффекты от нарушения актиновых филаментов становились менее заметными. Кроме того, форма клеточной пластинки менялась только тогда, когда менялась форма фрагмопласта. Эти данные указывают, что актиновые филаменты участвуют в формировании клеточных пластинок, контролируя развитие нового фрагмопласта.

Также исследователи изучили поведение нескольких белков, которые, как считается, переносятся фрагмопластами к клеточным пластинкам и отвечают за расширение фрагмопласта. Некоторые белки ускоряли время транспорта к клеточной пластинке при нарушении актиновых филаментов. Предполагается, что фрагмопласт имеет две стадии — «детство» и «юность». Актиновые филаменты необходимы для формирования его «детства», но не нужны в «юности». По-видимому, клетки в конечном итоге делятся нормально и без актиновых филаментов, но еще предстоит определить, не оказывает ли их отсутствие эффекта на клетки после их «юности».

«Это открытие пролило свет на роль актиновых филаментов во время цитокинеза растений. Актиновые филаменты были обнаружены во фрагмопластах около 35 лет назад, и с тех пор было проведено много исследований, но, по-видимому, нет сообщений об этом явлении», — сказал доктор Хигаки. «Вероятно, это связано с тем, что современные технологии покадровой съемки улучшились и теперь способны улавливать тонкие различия за короткое время; их было очень трудно заметить с помощью обычных методов наблюдения. Мы выступаем за "биологию визуализации", использующую технологии анализа изображений в биологии, и надеемся продолжать находить новые явления с помощью подобного исследовательского подхода».