Biologové odhalili, jak rostlinná buňka likviduje klíčový hormon

Biologové zjistili, že bílkovina zvaná PIN5 "pumpuje" auxin do určitých struktur uvnitř buňky. V nich je pak hormon přeměněn na neaktivní látky. Výsledky dnes zveřejnil Nature, jeden z nejprestižnějších vědeckých časopisů. Na objevu se výrazně podíleli badatelé z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR.

Auxin je mimořádně důležitý rostlinný hormon. Je nutný mimo jiné pro vytváření zárodku v semeni, pro vývoj listů, stonků a kořenů, pro tvorbu cévních svazků a pro ohyb stonků a kořenů v reakci na světlo či gravitaci. O působení auxinu na rostlinu rozhoduje jeho hladina v jednotlivých buňkách. Tvorba a odbourávání hormonu i jeho pohyb mezi buňkami jsou proto v rostlině precizně kontrolovány.

Zásadní roli ve vývoji rostliny hrají bílkoviny nazývané PIN. U huseníčku rolního, který je často používán k laboratorním pokusům, jich bylo objeveno osm. Pět z nich funguje jako "vyhazovači" - přenášejí molekuly auxinu ven z buněk. Protože obvykle nejsou na povrchu buňky rozmístěny rovnoměrně, určují svou činností směr proudění auxinu rostlinou.

Další tři členové této "rodiny" mají poněkud odlišnou strukturu. Vědce proto zajímalo, zda se liší i funkcí. K výzkumu si vybrali bílkovinu PIN5. Projektu se účastnila pracoviště z pěti evropských zemí včetně České republiky a vedl jej profesor Jiří Friml, který nyní působí na univerzitě v belgickém Gentu. Velmi podstatný byl podíl vědců z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd České republiky, v. v. i. (ÚEB).

Ukázalo se, že bílkovina PIN5 je nepostradatelná pro správný vývoj rostlin. Pokud vědci pokusně zastavili nebo zvýšili její tvorbu, trpěly rostliny huseníčku různými vývojovými poruchami. Bylo však nutné zjistit přesnou roli PIN5 - a zde se uplatnili pracovníci z ÚEB. "Gen pro tuto bílkovinu jsme vnesli do buněk tabáku, u nichž jsme poté měřili příjem a výdej auxinu. Výsledky byly překvapující. Když jsme buňky přinutili vytvářet velké množství PIN5, chovaly se jako bezedná černá díra, kde mizí téměř veškerý auxin," říká inženýr Petr Skůpa, hlavní autor z ÚEB. Příčinu odhalily další experimenty provedené v ÚEB: PIN5 přenáší auxin do vnitrobuněčné struktury zvané endoplazmatické retikulum. Zde je hormon přeměňován na jiné látky, které nemají hormonální aktivitu.

Na fotografii tabákových buněk je možné rozpoznat umístění popisovaného proteinu uvnitř buněk, protein PIN5 je zachycen zelenou barvou (a nachází se na membránách vnitrobuněčného útvaru zvaného endoplazmatické retikulum)|foto: ÚEB AV ČR, Petr Skůpa

Spoluautorka článku, docentka Eva Zažímalová z ÚEB, shrnuje: "Objevili jsme dosud neznámý mechanizmus, jak může rostlina regulovat množství klíčového hormonu, a tím i svůj vývoj. Naše poznatky otevřely novou oblast výzkumu, která v budoucnu jistě přinese další zajímavé výsledky. Doufám, že některé budou mít i praktické využití při kontrole růstu zemědělských plodin a podobně." Značný význam práce dokládá i fakt, že ji k publikaci přijal prestižní vědecký časopis Nature.