Vědci z Ústavu experimentální
botaniky Akademie věd ČR,
v. v. i., a dalších českých institucí
popsali složení speciálních částic,
které jsou důležité pro rychlý růst
pylových láček. Láčky vyrůstají
z pylových zrn po opylení květu
a zprostředkují oplodnění vajíčka.
Výzkum ukázal, že studované částice
hrají mnohem významnější roli,
než se biologové dosud domnívali:
zřejmě zajišťují tvorbu i další
úpravy bílkovin a jejich
přesné umístění uvnitř
láčky. Molekulární
útvary se srovnatelnými
funkcemi byly
zatím nalezeny pouze
v nervových buňkách
živočichů. Objev
pomůže lépe pochopit
klíčové děje při rozmnožování
rostlin.
Kvetoucí rostliny nemají pohyblivé
pohlavní buňky, jako jsou spermie
živočichů. Jejich oplození probíhá
jinak: na bliznu květu dopadne pylové
zrno a z něj vyroste vláknitý útvar
zvaný láčka. Ta proroste k vajíčku
a dopraví do něj samčí pohlavní buňky.
Každý květ je opylen mnoha pylovými
zrny. Jen pohlavní buňky v nejrychleji
se prodlužujících láčkách
mají šanci oplodnit vajíčka. Pylová
zrna se proto na svůj „dostih“ připravují
v předstihu a některé potřebné
látky vyrábějí do zásoby.
Důležité stavební kameny pro
růst láček představují bílkoviny.
Instrukce pro sestavení konkrétní
bílkoviny jsou uloženy v příslušném
genu, což je úsek DNA
v buněčném jádře. Informace
z DNA je „kopírována“ do molekuly
zvané mRNA, která má funkci
jakéhosi poslíčka: putuje ven
z jádra a na útvarech nazývaných
ribozomy se pak podle ní vytvářejí
molekuly dané bílkoviny.
Již dlouho je známo, že během
zrání pylových zrn se hromadí některé
druhy mRNA, které se shlukují
s dalšími biologickými molekulami
do speciálních částic. Ty jsou v buňce
uskladněny a k produkci bílkovin
použity teprve po dopadu pylu na
bliznu. Předem připravená zásoba
meziproduktu (mRNA) výrazně
urychluje tvorbu bílkovin, a tím i růst
pylové láčky. Asi jako když chcete
ušetřit čas a večeři uvaříte z polotovarů
místo z čerstvých surovin.
Částice obsahující takto skladovanou
mRNA byly nalezeny rovněž
v dalších typech rostlinných i živočišných
buněk. Jejich přesné složení
a funkce v pylu však zatím nebyly
známy. Až nyní je objasnili badatelé
z Ústavu experimentální botaniky
Akademie věd ČR, v. v. i. (ÚEB), za
přispění kolegů zejména z Univerzity
Karlovy v Praze.
Vědci nejprve izolovali částice
z pylu a láček tabáku. Pak moderními
postupy molekulární biologie a chemické
analýzy identifikovali jejich
složky. Nalezli stavební komponenty
ribozomů, různé molekuly mRNA
a celkově přes sto druhů bílkovin. Biochemické
funkce objevených bílkovin
pomohly určit, jaké jsou role částic
v buňkách. „Původně se předpokládalo,
že slouží výhradně ke skladování
mRNA, případně k její dopravě, třeba
do špičky rostoucí láčky. My jsme
však zjistili, že přímo v nich se patrně
také vytvářejí a dále upravují molekuly
bílkovin – a to v přesně určených
časech a místech uvnitř buňky,“
shrnuje jeden z hlavních autorů,
David Honys z ÚEB.
Studované částice tedy nejsou
molekulární analogií
pouhého nákladního auta
převážejícího stavební
materiál. Lze je spíše přirovnat
k firmě dodávající
stavby na klíč, která si přiveze
materiál i řemeslníky
a všechny práce provede na stanoveném
místě v dohodnutém termínu.
Částice obsahující mRNA a fungující
na tomto principu byly zatím
objeveny pouze v živočišných nervových
buňkách. U rostlin je čeští vědci
popsali jako první na světě. Výsledky
byly publikovány online v časopise
Journal of Proteome Research.
Opylení je podmínkou pro vznik
semen, a tedy rozmnožování semenných
rostlin. Přesná znalost procesů
spojených s růstem pylové láčky
může proto v budoucnu vést k praktickým
aplikacím, jež pomohou zemědělcům
nebo pěstitelům okrasných
rostlin. Lze spekulovat i o dalších
eventualitách. „Objevili jsme vlastně
jakousi specializovanou továrničku
na bílkoviny. Až o ní zjistíme více
informací, dala by se možná využít
k cílené produkci některých bílkovin,
zajímavých například pro medicínu.
Uvidíme, co přinese další výzkum,“
říká doktor Honys.