Разкрита е ключовата роля на апарата на Голджи и протеина COG в стареенето на растенията - откритие с потенциални последици за разбирането на процесите на стареене при хората. Откритието връща към живот почти мъртви растения.

Повече от сто години учените са наясно с един специфичен органел в растителните клетки. Въпреки това учените от Калифорнийския университет в Ривърсайд едва сега откриват неговата важна роля в процеса на стареене.

Първоначално изследователите си поставят за цел да разберат по-общо кои части на растителните клетки контролират реакциите на растенията към стреса, причинен от инфекции, твърде много сол или твърде малко светлина. Случайно те откриват, че този органел и белтъкът, отговорен за поддържането му, контролират дали растенията оцеляват, когато са оставени твърде често на тъмно.

Изследователският екип е развълнуван, тъй като не е очаквал това откритие, което е описано в статия в списание Nature Plants.

"За нас това откритие е голямо събитие. За първи път определихме огромното значение на един органел в клетката, който досега не е бил замесен в процеса на стареене", заявява Кейти Дехеш (Katie Dehesh), почетен професор по молекулярна биохимия в UCR и съавтор на новата статия.

Апаратът на Голджи (в розово) в контекста на секреторния път. Кредит: Wikimedia Commons

Апаратът на Голджи и протеинът COG - ключови играчи в клетъчното здраве

Понякога се описва, че прилича на купчина издути балони или на изпусната лазаня, органелът, наречен апарат на Голджи, е съставен от поредица мембранни торбички с форма на чашка. Той подрежда различните молекули в клетката и гарантира, че те ще попаднат на правилните места.

"Голджи са като пощата на клетката. Те опаковат и изпращат протеини и липиди до местата, където са необходими", обяснява Хесеунг Чой (Heeseung Choi), изследовател в катедрата по ботаника и растителни науки на Калифорнийския университет и съавтор на новото изследване. "Увреденият Голджи може да създаде объркване и проблеми в дейността на клетката, като повлияе на начина, по който тя работи и остава здрава."

Изследователите от Калифорнийския университет в Ривърсайд Хеесунг Чой и Кейти Дехеш държат в лабораторията млади, зелени и стари, жълти растения . Кредит: Katie Dehesh/UCR

Ако Голджи е пощата, то протеинът COG е пощенският служител. Този протеин контролира и координира движението на малки торбички "обвивки", които пренасят други молекули в клетката.

Освен това COG помага на телата на Голджи да прикрепят захари към други протеини или липиди, преди те да бъдат изпратени на друго място в клетката. Тази модификация на захарите, наречена гликозилиране, е от решаващо значение за много биологични процеси, включително за имунния отговор.

Експериментален поглед върху ролята на COG

За да научи повече за това как COG влияе на растителните клетки, изследователският екип модифицира някои растения, така че да не могат да го произвеждат. При нормални условия на отглеждане модифицираните растения растат добре и не се различават от немодифицираните.

Лишаването на растенията от светлина обаче означава, че те не могат да произвеждат захар от слънчевата светлина, за да стимулират растежа си. Когато са изложени на прекомерна тъмнина, листата на мутиралите растения без COG започват да пожълтяват, да се набръчкват и изтъняват - признаци, че растенията умират.

"На тъмно мутантите на COG показват признаци на стареене, които обикновено се появяват при дивите, немодифицирани растения около деветия ден. Но при мутантите тези признаци се проявиха само след три дни", посочва Чой.

Обръщането на мутацията и връщането на протеина COG обратно в растенията бързо ги връща към живот.

"Сякаш нищо не се е случило с тях, след като обърнахме мутацията", разказва Дехеш. "Тези реакции подчертават решаващото значение на белтъка COG и нормалната функция на Голджи при управлението на стреса", допълва Чой.

Част от вълнението около това откритие е, че хората, растенията и всички еукариотни организми имат тела на Голджи в клетките си. Сега растенията могат да послужат като платформа за изследване на тънкостите на ролята на Голджи в човешкото стареене. По тази причина изследователският екип планира по-нататъшни проучвания на молекулярните механизми, които са в основата на резултатите от това проучване.

"Изследването ни не само задълбочава познанията ни за това как растенията стареят, но и може да предостави важни сведения за стареенето при хората", отбелязва Дехеш.

"Когато белтъчният комплекс COG не работи правилно, това може да доведе до по-бързо стареене на клетките ни, точно както наблюдавахме при растенията, когато им липсваше светлина. Този пробив може да има далечни последици за изучаването на стареенето и свързаните с възрастта заболявания."

Справка: “COG-imposed Golgi functional integrity determines the onset of dark-induced senescence” by Hee-Seung Choi, Marta Bjornson, Jiubo Liang, Jinzheng Wang, Haiyan Ke, Manhoi Hur, Amancio De Souza, Kavitha Satish Kumar, Jenny C. Mortimer and Katayoon Dehesh, 26 October 2023, Nature Plants.
DOI: 10.1038/s41477-023-01545-3

Източник: New Discovery Brings Nearly Dead Plants Back to Life, UC Riverside

Още по темата

15/02/2022

Животът

Как мутациите си намират мястото. Скорост и локализация на мутациите по данни от 21 век

13/01/2022

Животът

Нови доказателства оспорват идеята, че мутациите са напълно случайни

27/05/2019

Животът

Учени създадоха най-детайлната визуализация на клетъчно делене (видео)

28/08/2015

Животът

Нова технология позволява да се заснеме движението на протеините в живи клетки (видео)