Новая роль аутофагии в дифференцировке клеток растений

Исследователи из Японии обнаружили, что аутофагия — механизм самопереваривания в эукариотических клетках — помогает клеткам корневого чехлика растений сменить свою основную функцию в течение жизни.

В исследовании, опубликованном в Development, учёные из Nara Institute of Science and Technology показали, что аутофагия играет ключевую роль в росте корня. Она поддерживает переход клеток корневого чехлика из центральной части, где они действуют как датчики гравитации, к периферии, где они функционируют как секреторные клетки и в конечном итоге слущиваются.

Клетки корневого чехлика уникальны среди растительных клеток, так как подвергаются постоянному обновлению. По мере роста корня самые внешние клетки слущиваются, а внутренние занимают их место, меняя как местоположение, так и функцию.

«Согласованный оборот клеток и функциональная специализация клеток корневого чехлика требуют сложной реорганизации на субклеточном уровне», — объясняет ведущий автор исследования Татсуаки Гох.

Для изучения этого процесса исследователи разработали методику микроскопии, позволившую наблюдать за ростом корней Arabidopsis в реальном времени с автоматическим отслеживанием кончика корня.

«Мы увидели, что непосредственно перед слущиванием самого внешнего слоя клеток происходило значительное изменение локализации органелл внутри клеток», — говорит старший автор исследования Кейджи Накадзима. — «Важно, что для осуществления этого сдвига система аутофагии должна была быть неповрежденной».

Функциональная система аутофагии также была необходима для упорядоченного отделения клеток от корневого чехлика.

«Наши результаты позволяют предположить, что аутофагия является важнейшим компонентом очистки клеток и перестройки органелл. Оба этих процесса связаны с функциональной специализацией самых внешних клеток корневого чехлика в качестве секреторных клеток, а также с процессом отделения клеток», — говорит Гох.

Аутофагия — эволюционно консервативный процесс в эукариотических клетках, играющий ключевую роль в рециклинге питательных веществ и реакции на стресс, хотя её роль у растений изучена меньше. Таким образом, новая роль аутофагии у растений, раскрытая в этом исследовании, имеет важное значение для понимания сохранности ключевых факторов аутофагии в геномах растений.