Plazmodezma: medcelični kanal rastlinskih celic za prenos in komunikacijo

Plazmodezma (množina je "plazmodezmata") je mikroskopski kanal skozi celično steno rastlinske celice. Omogoča prenos in komunikacijo med sosednjimi celicami. Plazmodezmata se je neodvisno razvila tudi pri nekaterih algah.

V nasprotju z živalskimi celicami je vsaka rastlinska celica obdana s polisaharidno celično steno. Sosednje rastlinske celice so zato ločene s pari celičnih sten. Čeprav so celične stene prepustne za majhne topne molekule, plazmodezmati omogočajo neposreden, reguliran medcelični prenos snovi med celicami.

Podobne strukture povezujejo živalske celice. Stromule se tvorijo med plastidi v rastlinskih celicah.

Struktura plazmodezmat

Plazmodezmati so sestavljeni iz več delov: desmotubula (ozka cev, ki predstavlja premostitev gladkega endoplazemskega retikuluma - ER), membrana plazmodezmalnega kanala in okoliški cytoplasmic sleeve, skozi katerega poteka izmenjava. Območje ob vratu plazmodezme (neck region) je pogosto zoženo in vsebuje kopičenje polisaharida callose, ki ga rastlina uporablja za regulacijo prepustnosti.

Plazmodezmati se lahko razlikujejo po velikosti in obliki: primarni se oblikujejo med citokinezo (ko nastaja celična pregrada), medtem ko se sekundarni lahko tvorijo pozneje z remodulacijo celične stene. V tkivih, kjer je potrebna intenzivna medcelična komunikacija, se plazmodezmati pogosto pojavljajo v grozdih, imenovanih pit fields.

Funkcije in pomen

• Omogočajo prenos majhnih molekul (sladkorji, ioni, hormoni), signalnih molekul, malih RNA in v nekaterih primerih tudi velikejših makromolekul (proteini, mRNA).
• Ustvarjajo symplazmatske domene – skupine celic, ki so medsebojno povezane in usklajeno komunicirajo med razvojnimi procesi (npr. diferenciacija tkiv, vzpostavljanje vzorcev v listih in korenu).
• Igrajo ključno vlogo pri transportu v floemu in pri distribuciji hranil ter signalov po rastlini.
• So tarče rastlinskih virusov: mnogi virusni proteinski premiki spreminjajo prepustnost plazmodezmat, da omogočijo prenos virusnih genomov med celicami.

Regulacija prepustnosti

Prepustnost plazmodezmat se meri s t. i. size exclusion limit (SEL) in je dinamična. Rastline spreminjajo SEL z nalaganjem ali odstranjevanjem callose-a pri vratu plazmodezme. Hormoni, stresni signali (npr. patogeni, fizične poškodbe), razvojni programi in virusne infekcije lahko sprožijo hitro zapiranje ali odpiranje plazmodezmat.

Metode opazovanja

Plazmodezme raziskujemo z različnimi tehnikami: transmisijska elektronska mikroskopija (TEM) razkriva fino ultrastrukturo (desmotubula, membranske vezi), konfokalna fluorescenčna mikroskopija pa omogoča spremljanje transporta označenih molekul v živi celici. Pogosto uporabljene metode vključujejo uporabo fluorescenčnih tracerjev (različne velikosti GFP-fuzij) in barv za odkrivanje callose (npr. anilin blue).

Pomembne opombe in lahko zmedejoča podobnost

Čeprav nekateri organizmi ali organeli tvorijo zanke in izrastke, ki spominjajo na plazmodezme, je pomembno razlikovati med medceličnimi kanali (plazmodezmatami) in strukturami, ki povezujejo organele znotraj celice (npr. stromule med plastidi). Stromule povezujejo plastide znotraj iste celice in ne omogočajo neposredne izmenjave snovi med različnimi celicami kot plazmodezmati.

Vloga v raziskavah in pridelavi rastlin

Razumevanje plazmodezmat je pomembno za izboljšanje odpornosti rastlin na patogene, za nadzor razvojných procesov ter za inženiring transportnih poti za hranila ali signalov. Zaradi vloge pri širjenju virusov so plazmodezmati tudi ključnega pomena v fitopatologiji.

Skupaj so plazmodezmati osnovni element rastlinske komunikacije in transporta, ki povezuje celično ravnovesje, razvoj in odziv na okolje v celotno organsko omrežje rastlin.

Išči po črki