Выявлен растительный наномеханизм, регулирующий движение ядра

Группа под руководством профессора Икуко Хара-Нисимура (факультет ботаники, Высшая школа естественных наук) раскрыла молекулярный механизм, лежащий в основе движения ядра у растений.

Клеточное ядро сообщается с цитоплазмой через ядерно-цитоплазматический линкер, который поддерживает форму ядра и опосредует его движение. В растительных клетках ядра перемещаются на большие расстояния вдоль актиновых филаментов, часто меняя форму при движении. Они движутся быстрее, чем ядра животных, по неизвестному механизму. Группа обнаружила, что у растений существует новый тип ядерно-цитоплазматического линкера, состоящий из миозинового мотора и белков ядерной мембраны. Исследование было опубликовано в онлайн-версии журнала Current Biology 22 августа 2013 года (по восточному времени США).

Ядро — наиболее заметная органелла, содержащая генетический материал клетки, который направляет клеточную активность. В отличие от ядер животных, которые перемещаются моторными белками (кинезинами и динеинами) вдоль микротрубочкового цитоскелета, растительные ядра движутся быстро и на большие расстояния вдоль актинового цитоскелета. Это подразумевает, что растения используют для динамики ядра особый ядерно-цитоплазматический линкер, хотя его молекулярная идентичность была неизвестна.

Для выявления этого механизма группа использовала подход прямой генетики на Arabidopsis. Был выделен мутант с аномальной формой ядра и дефектом в движении ядра, названный kaku1-1 (от японского слова "ядро"). У мутанта kaku1 движение ядра было нарушено, а ядерная оболочка имела аномальные впячивания. Ответственный ген был идентифицирован как myosin XI-i, кодирующий растительный специфичный миозин. Миозин XI-i специфично локализуется на ядерной мембране, где физически взаимодействует с белками внешней ядерной мембраны WIT1 и WIT2. Оба белка WIT необходимы для закрепления миозина XI-i на ядерной мембране и для движения ядра.

Яркой особенностью растительных клеток является индуцированное темнотой позиционирование ядра в мезофильных клетках. Дефицит либо миозина XI-i, либо белков WIT уменьшал индуцированное темнотой позиционирование ядра. Примечательно, что члены растительного специфичного семейства миозина XI, широко консервативные у наземных растений, генерируют высокую движущую силу.

Вместе эти результаты позволяют предположить, что растения эволюционно развили уникальный механизм с участием актина и миозинового мотора, который обеспечивает быстрое и дальнее движение ядра, а также его позиционирование в ответ на внешние стимулы.