Plasmodesmata: Broen mellom planteceller

Public domain/Wikimedia Commons

Plasmodesmata er en tynn kanal gjennom planteceller som lar dem kommunisere.

Planteceller skiller seg på mange måter fra dyreceller, både når det gjelder noen av deres indre organeller og det faktum at planteceller har cellevegger, der dyreceller ikke har det. De to celletypene er også forskjellige i måten de kommuniserer med hverandre og i hvordan de translokerer molekyler.

Hva er Plasmodesmata?

Plasmodesmata (entallsform: plasmodesma) er intercellulære organeller som bare finnes i plante- og algeceller. (Dyrecellen 'ekvivalent' kalles gap junction .)

Plasmodesmataene består av porer, eller kanaler, som ligger mellom individuelle planteceller, og forbinder det symplastiske rommet i planten. De kan også betegnes som 'broer' mellom to planteceller.

Plasmodesmata skiller de ytre cellemembraner av plantecellene. Selve luftrommet som skiller cellene kalles desmotubule.

Desmotubulen har en stiv membran som går langs plasmodesmaet. Cytoplasma ligger mellom cellemembranen og desmotubulen. Hele plasmodesmaet er dekket med glatt endoplasmatisk retikulum av de tilkoblede cellene.

Plasmodesmata dannes under celledeling av planteutvikling. De dannes når deler av det glatte endoplasmatiske retikulum fra foreldrecellene blir fanget i det nydannede Plante-celle vegg.

Primære plasmodesmata dannes mens celleveggen og endoplasmatisk retikulum også dannes; sekundære plasmodesmata dannes etterpå. Sekundære plasmodesmata er mer komplekse og kan ha forskjellige funksjonelle egenskaper når det gjelder størrelsen og naturen til molekylene som kan passere gjennom.

Aktivitet og funksjon

Plasmodesmata spiller roller i både cellulær kommunikasjon og i molekyltranslokasjon. Planteceller må jobbe sammen som en del av en flercellet organisme (planten); med andre ord, de enkelte cellene må arbeide til fordel for fellesskapet.

Derfor er kommunikasjon mellom celler avgjørende for plantens overlevelse. Problemet med plantecellene er den seige, stive celleveggen. Det er vanskelig for større molekyler å trenge gjennom celleveggen, og derfor er det nødvendig med plasmodesmata.

Plasmodesmata knytter vevsceller til hverandre, slik at de har funksjonell betydning for vevsvekst og utvikling. Forskere avklart i 2009 at utvikling og design av store organer var avhengig av transport av transkripsjonsfaktorer (proteiner som hjelper til med å omdanne RNA til DNA) gjennom plasmodesmata.

Plasmodesmata ble tidligere antatt å være passive porer som næringsstoffer og vann beveget seg gjennom, men nå er det kjent at det er aktiv dynamikk involvert.

Aktinstrukturer ble funnet å hjelpe til med å flytte transkripsjonsfaktorer og til og med plantevirus gjennom plasmodesmaet. Den nøyaktige mekanismen for hvordan plasmodesmata regulerer transporten av næringsstoffer er ikke godt forstått, men det er kjent at noen molekyler kan føre til at plasmodesmakanalene åpner seg bredere.

Fluorescerende prober hjalp til med å finne at den gjennomsnittlige bredden av det plasmodesmale rommet er omtrent 3-4 nanometer. Dette kan imidlertid variere mellom plantearter og til og med celletyper. Plasmodesmata kan til og med endre dimensjonene utover slik at større molekyler kan transporteres.

Plantevirus kan være i stand til å bevege seg gjennom plasmodesmata, noe som kan være problematisk for planten siden virusene kan reise rundt og infisere hele planten. Virusene kan til og med være i stand til å manipulere plasmodesmastørrelsen slik at større virale partikler kan bevege seg gjennom.

Forskere mener at sukkermolekylet som kontrollerer mekanismen for å lukke den plasmodesmale poren er kallose. Som svar på en trigger som en patogeninntrenger, avsettes callose i celleveggen rundt den plasmodesmale poren og poren lukkes.

Genet som gir kommandoen for at callose skal syntetiseres og deponeres er kalt CalS3 . Derfor er det sannsynlig at plasmodesmata-tettheten kan påvirkeindusert motstandsresponstil patogenangrep i planter.

Denne ideen ble avklart da det ble oppdaget at et protein, kalt PDLP5 (plasmodesmata-lokalisert protein 5), forårsaker produksjon av salisylsyre, som forsterker forsvarsresponsen mot plantepatogent bakterieangrep.

Forskningshistorie

I 1897 la Eduard Tangl merke til tilstedeværelsen av plasmodesmata i symplasmaet, men det var ikke før i 1901 da Eduard Strasburger kalte dem plasmodesmata.

Naturligvis tillot introduksjonen av elektronmikroskopet at plasmodesmata ble studert nærmere. På 1980-tallet kunne forskere studere bevegelsen av molekyler gjennom plasmodesmata ved å bruke fluorescerende prober. Vår kunnskap om plasmodesmatas struktur og funksjon er imidlertid fortsatt rudimentær, og mer forskning må utføres før alt er fullt ut forstått.

Videre forskning ble lenge hindret fordi plasmodesmata er så nært knyttet til celleveggen. Forskere har forsøkt å fjerne celleveggen for å karakterisere den kjemiske strukturen til plasmodesmata. I 2011, dette ble oppnådd , og mange reseptorproteiner ble funnet og karakterisert.