Гигантская клетка раскрывает метаболические секреты
Японская исследовательская группа под руководством Кадзуки Сайто из Центра наук о растениях RIKEN в Йокогаме и Цуруоке с помощью подхода метаболомики выяснила локализацию и динамику 125 метаболитов в одной гигантской клетке пресноводной водоросли Chara australis. Это даёт важное представление о фундаментальных процессах клеток в целом.
Метаболиты играют ключевую роль в регуляции биологических процессов, таких как рост и дифференцировка. Метаболомика — это систематическое изучение этих уникальных химических «следов».
Биологи предполагали, что метаболиты, как и участвующие в их производстве ферменты, компартментализованы внутри органелл, но это не было продемонстрировано комплексно. Изучение метаболитов в отдельных органеллах — серьёзная техническая задача из-за их малого размера.
Поэтому учёные выбрали в качестве модели C. australis. У этого вида есть особый тип клеток — интернодальная клетка, которая может достигать длины около 20 сантиметров. Эти крупные клетки часто используются для изучения клеточной биологии.
Исследователи выделили вакуоли (тип органеллы) из этих клеток. С помощью комплекса метаболомных методов они определили локализацию и динамику метаболитов в вакуоли и других клеточных фракциях, вместе называемых цитоплазмой.
Сосредоточившись на фосфатных соединениях, команда обнаружила 125 известных метаболитов и показала, что их уровни независимо меняются в вакуоли и цитоплазме при различных световых условиях. Это подтвердило пространственную регуляцию метаболитов внутри клетки: они перемещаются между вакуолью и цитоплазмой в зависимости от условий.
«Наше исследование первым подтвердило специфическую компартментализацию широкого спектра метаболитов в отдельной вакуоли из одной клетки», — отмечает Сайто.
С помощью специализированной техники микроинъекции учёные также наблюдали транспорт метаболитов через мембрану, окружающую вакуоль. Это говорит о том, что вакуолярная мембрана играет важную роль в регуляции транспорта метаболитов в вакуоль и из неё.