Биология растительной клетки: что дальше?
Расшифровка генома Arabidopsis thaliana служит стимулом к проведению дальнейших исследований в области биологии растительной клетки и процессов ее развития. Сейчас у растений можно идентифицировать гены, гомологичные хорошо известным генам дрожжей и клеток животных. Исследователи, изучающие клетки растений, вначале будут продолжать заниматься функциями белков в растениях. Однако не все белки растений имеют высокую степень гомологии с белками других эукариот, в том числе и с теми, которые могут выполнять различные функции.
Одна из трудностей состоит в том, что необходимо выяснить не только, где расположен тот или иной белок, но и как он функционирует, являясь компонентом комплекса. Важным примером такого рода служат исследования контроля направленности биосинтеза целлюлозы . Они не только включают характеристику всех ферментов, входящих в белковые комплексы синтеза целлюлозы и их ассоциации с мембранными липидами , но также выясняют, как цитоскелет управляет движением комплексов. Существуют ли между ними прямые связи? К тому же остается нерешенным вопрос: под влиянием каких факторов ориентируется цитоскелет? Каким образом микротрубочки собираются в регулярные поперечные или спиральные структуры, и как гормоны растений и внешние факторы, например, свет и сила тяжести изменяют их оринтация и тем самым меняют направление роста? Мы начинаем понимать, как контролируется форма индивидуальных клеток, но для того, чтобы получить ясную картину для растения в целом, необходимо понять, как работает сигнальная система, объединяющая клетки и органы.
Еще один большой и сложный вопрос постгеномной эры состоит в том, чтобы понять, как собирается и функционирует клеточная стенка. При образовании большинства полисахаридных комплексов клеточной стенки моносахариды могут полимеризоваться и образовывать разветвленные цепи фактически при неопределенно большом количестве комбинаций. Мы надеемся выяснить, не только как вначале синтезируются полисахариды и потом взаимодействуют между собой образуя внеклеточный матрикс, но и каким образом разные клеточные стенки - и даже различные стороны стенки в одной клетке - получают разные наборы полисахаридов.
Исследование процессов, контролирующих образование плоскости клеточного деления, относится к смежной области, находящейся между биологией клетки и биологией развития. Каким образом препрофазное кольцо определяет плоскость деления? В настоящее время мы знаем, по крайней мере, одну "молекулярную зарубку", которая остается после деполимеризации препрофазного кольца, что обещает более полной описание пути запоминания плоскости деления. Однако вне вопроса о том, как определяется расположение плоскости деления в одной клетке, существует более сложный вопрос, касающийся координации деления плоскостей в группе клеток. Определяется ли расположение плоскости деления такими факторами морфогенеза, как гормоны, которые могут действовать вне границ отдельных клеток? Могут ли участвовать в этом физические силы, передающиеся в тканях на большие расстояния?
Одним из больших пробелов в наших знаниях является недостаток представлений о механизме действия гормонов растений . Необходимо выяснить, как регулируется баланс между делением и увеличением размера клеток меристемы и каким образом устанавливается гормональный контроль над повторным вступлением зрелых клеток в деление (например, после получения растением повреждений). Мы также не знаем, как воздействия со стороны таких внешних факторов, как свет и гравитация, транслируются в изменения роста и формы растений. По-видимому, изменение цитоскелета происходит где-то между приемом внешнего сигнала и морфологическим ответом, и, вероятно, мы лучше поймем это, когда больше узнаем о цепях передачи сигнала, связывающих первичный эффект гормонов с изменением цитоскелета. По-видимому, в этих процессах участвуют разнообразные пути передачи сигнала.
Смотрите также:
