Растительные клетки едят собственные мембраны и капли масла

Биохимики из Брукхейвенской национальной лаборатории выявили 2 способа, как аутофагия или самопоедание контролируют уровень масел в растительных клетках.

Результаты исследования, опубликованные в The Plant Cell, показывают, как каннибализм помогает растениям выживать, сообщает eurekalert.org. Они также предоставляют ученым потенциальные принципы повышения содержания масла в культурах. Обычно оно накапливается в семенах в ограниченных количествах. Увеличение концентрации масел в листьях, стебле и корнях сделает растения более полезными источниками энергиями, объяснил руководитель проекта, Чанчэн Сюй.

«Для увеличения доли жирных веществ нужно понять, как они синтезируются, — сказал специалист. – Исследование показало, что аутофагия играет 2 важные роли в масляном балансе: участвует в формировании липидных капель и их расщеплении при потребности в энергии».

Поедание части клетки – распространенная стратегия выживания. Она помогает избавиться от нежелательных компонентов, включая старые и поврежденные органеллы. Процесс протекает в вакуолях или лизосомах у растительных (грибковых) и животных клетках соответственно. Они содержат мощные ферменты, которые повредили бы структуру при свободном существовании.

Команда Сюя выяснила, что при нормальном процессе аутофагии высвобождаются жирные кислоты в виде масляных капель. При этом растение поедало часть клеточных мембран.

«Мы показали, что старые органеллы, богатые липидами, поступают в вакуоли, где разлагаются. Затем жирные кислоты высвобождаются в виде капель», — объяснил специалист.

Проект также подтвердил, что поедание старых мембран играет важную роль в накоплении масла. Выключение генов, отвечающих за аутофагию, уменьшило его концентрацию на 70%.

Ученые уже знали, что процесс участвует в биосинтезе масел, но плохо понимали механизм. Чтобы изучить его, они заставили растения голодать, поместив в темноту. В ходе опытов ученые использовали 2 флуоресцентных маркера для пометки липидных капель (зеленым) и окружающих вакуоли мембран (красным). Конфокальный микроскоп позволил проследить за изменениями структур.

«Оказалось, вакуоли поглощают целые липидные капли, — сказал Сюй. – Ферменты должны были расщеплять их для получения энергии, но ученые блокировали процесс, чтобы заснять капли до исчезновения. В результате масло накапливалось в цитоплазме».

Голодающие растения страдают от такого состояния. Но механизм помогает повысить энергоэффективность топливной биомассы.