Новый метод раскрывает динамику метаболитов в растительной клетке

Исследователи из RIKEN разработали технику, которая позволила определить локализацию и динамику конкретных метаболитов в одной клетке водоросли Chara australis. Результаты показывают, что эти метаболиты регулируются и изменяются в условиях стресса, проливая свет на ранее неизвестные функции вакуоли в клеточных процессах.

Метаболиты — промежуточные и конечные продукты химических реакций, поддерживающих жизнь, — играют ключевую роль в процессах роста, дифференцировки и защиты клетки. Однако из-за отсутствия методов анализа с высоким пространственным разрешением понимание их роли оставалось неполным.

В статье, которая выйдет в журнале Plant Physiology, учёные из RIKEN Plant Science Center (PSC) в Йокогаме (Япония) описывают новый метод, позволяющий проводить такой высокоразрешающий анализ. Их исследование сосредоточено на Chara australis — водоросли, чья одиночная, чрезвычайно крупная (до 20 см в длину) междоузльная клетка даёт уникальную возможность изучить локализацию и динамику метаболитов внутри клетки.

Метод разделяет клетку на две части, изолируя цитоплазму (содержащую пластиды, митохондрии, ядра, эндомембранную систему и клеточную стенку) от вакуоли — крупного водонаполненного компартмента, содержащего органические и неорганические молекулы. С помощью этой техники исследователи показали, что концентрации 125 известных метаболитов в вакуоли и цитоплазме изменяются асинхронно в условиях стресса, что указывает на пространственную регуляцию метаболитов в клетке.

Это открытие, проливающее свет на распределение метаболитов в клетке, представляет собой значительный шаг вперёд в понимании метаболизма растительных клеток. Использованная методика также открывает новые горизонты, предоставляя беспрецедентные данные о концентрации метаболитов в конкретных органеллах и подчёркивая полезность C. australis в качестве модельного организма для биологических исследований на уровне одной клетки.