Die Schlüssel zum Pflanzenalter sind in den Blättern verborgen

Wissenschaftler kennen ein bestimmtes Organell in Pflanzenzellen seit über einem Jahrhundert. Allerdings haben Wissenschaftler der UC Riverside erst jetzt herausgefunden, dass Organellen eine Schlüsselrolle beim Altern spielen.

Die Forscher hatten sich zunächst zum Ziel gesetzt, allgemeiner zu verstehen, welche Teile der Pflanzenzellen die Reaktionen der Pflanzen auf Stress durch Infektionen, zu viel Salz oder zu wenig Licht steuern. Zufälligerweise fanden sie heraus, dass dieses Organell und ein Protein, das für die Aufrechterhaltung des Organells verantwortlich ist, steuern, ob Pflanzen überleben, wenn sie zu oft im Dunkeln gelassen werden.

Denn mit dieser Entdeckung, die in a beschrieben wird, hatten sie nicht gerechnet Naturpflanzen Tagebuch ArtikelDas Forschungsteam war begeistert.

„Für uns ist dieser Befund eine große Sache. Zum ersten Mal haben wir die tiefgreifende Bedeutung eines Organells in der Zelle definiert, das zuvor nicht am Alterungsprozess beteiligt war“, sagte Katie Dehesh, angesehene Professorin für Molekulare Biochemie an der Universität UCR und Co-Autor des neuen Artikels.

Manchmal wird beschrieben, dass es wie ein Stapel entleerter Luftballons oder wie eine heruntergefallene Lasagne aussieht. Das als Golgi-Körper bezeichnete Organell besteht aus einer Reihe becherförmiger, mit Membranen bedeckter Säcke. Es sortiert verschiedene Moleküle in der Zelle und sorgt dafür, dass sie an die richtigen Stellen gelangen.

„Golgi sind wie das Postamt der Zelle. Sie verpacken Proteine ​​und Lipide und schicken sie dorthin, wo sie benötigt werden“, sagte Heeseung Choi, Forscher in der Abteilung für Botanik und Pflanzenwissenschaften der UCR und Mitautor der neuen Studie. „Ein geschädigter Golgi kann zu Verwirrung und Problemen in den Zellaktivitäten führen und sich auf die Funktionsweise und den Erhalt der Zelle auswirken.“

Wenn der Golgi das Postamt ist, dann ist das COG-Protein der Postangestellte. Dieses Protein steuert und koordiniert die Bewegung kleiner Beutelhüllen, die andere Moleküle durch die Zelle transportieren.

Darüber hinaus hilft COG den Golgi-Körpern, Zucker an andere Proteine ​​oder Lipide zu binden, bevor sie an einen anderen Ort in der Zelle weitergeleitet werden. Diese Zuckermodifikation, Glykosylierung genannt, ist für viele biologische Prozesse, einschließlich der Immunantwort, von entscheidender Bedeutung.

Um mehr darüber zu erfahren, wie COG Pflanzenzellen beeinflusst, veränderte das Forscherteam einige Pflanzen, sodass sie es nicht produzieren konnten. Unter normalen Wachstumsbedingungen wuchsen die veränderten Pflanzen einwandfrei und waren von unmodifizierten Pflanzen nicht zu unterscheiden.

Wenn Pflanzen jedoch das Licht entzogen wird, können sie keinen Zucker aus Sonnenlicht herstellen, um das Wachstum anzukurbeln. Bei übermäßiger Dunkelheit begannen die Blätter der mutierten, COG-freien Pflanzen gelb, faltig und dünn zu werden – Anzeichen dafür, dass die Pflanzen absterben.

„Im Dunkeln zeigten die COG-Mutanten Alterungserscheinungen, die typischerweise bei wilden, unveränderten Pflanzen um den neunten Tag herum auftreten. Bei den Mutanten zeigten sich diese Anzeichen jedoch bereits nach drei Tagen“, sagte Choi.

Durch die Umkehrung der Mutation und die Rückkehr des COG-Proteins in die Pflanzen wurden diese schnell wieder zum Leben erweckt. „Es ist, als wäre ihnen nichts passiert, nachdem wir die Mutation rückgängig gemacht haben“, sagte Dehesh. „Diese Reaktionen unterstreichen die entscheidende Bedeutung des COG-Proteins und der normalen Golgi-Funktion bei der Stressbewältigung“, fügte Choi hinzu.

Ein Teil der Aufregung um diese Entdeckung besteht darin, dass Menschen, Pflanzen und alle eukaryotischen Organismen Golgi-Körper in ihren Zellen haben. Jetzt können Pflanzen als Plattform dienen, um die Feinheiten der Rolle des Golgi beim menschlichen Altern zu erforschen. Aus diesem Grund plant das Forschungsteam weitere Untersuchungen zu den molekularen Mechanismen, die hinter den Ergebnissen dieser Studie stehen.

„Unsere Forschung erweitert nicht nur unser Wissen darüber, wie Pflanzen altern, sondern könnte auch entscheidende Hinweise auf das Altern beim Menschen liefern“, sagte Dehesh. „Wenn der COG-Proteinkomplex nicht richtig funktioniert, altern unsere Zellen möglicherweise schneller, genau wie wir es bei Pflanzen gesehen haben, als ihnen Licht fehlte. Dieser Durchbruch könnte weitreichende Auswirkungen auf die Erforschung des Alterns und altersbedingter Krankheiten haben.“ .“