Student World

***oznámení tiskového odboru AV ČR

Vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR 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.

Autoři článku: D. Honys, D. Reňák, J. Feciková, P. Dobrev, V. Čapková z ÚEB AV ČR, P. L. Jedelský z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, J. Nebesářová z Biologického centra AV ČR. D. Honys působí také na Katedře fyziologie rostlin Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, D. Reňák také na Biologické fakultě Jihočeské univerzity. Hlavní autoři jsou D. Honys a D. Reňák.

Výzkum pylu v ÚEB AV ČR: V 80. letech minulého století začal molekulární biologii pylu a pylových láček studovat v ÚEB AV ČR tým doktora Jaroslava Tupého a později doktorky Věry Čapkové. Vyvinuli postup, který umožňoval pěstovat rostoucí pylové láčky mimo pestíky květů a ve sterilních podmínkách, což výrazně usnadnilo jejich výzkum. Tým rovněž objevil v pylu tabáku výše popisované částice obsahující skladovanou mRNA.

Na tuto práci navazuje současná Laboratoř biologie pylu, vedená doktorem Davidem Honysem. K nejvýznamnějším výsledkům týmu z posledních let patří podrobný popis aktivity genů během vývoje pylu huseníčku.

autor