Sciencemag.cz
Related Articles
Vysoké teploty představují pro rostliny problém nejen během růstu, ale i při rozmnožování. Teplotní stres může narušit tvorbu zárodečných buněk a vést k chybám při předávání genetické informace další generaci. Vědci z CEITEC Masarykovy univerzity nyní ve dvou navazujících studiích popsali dosud neznámý mechanismus, který je pro rozmnožování rostlin zásadní a zároveň dokáže reagovat na změny prostředí. Klíčovou roli v něm hrají buněčné struktury nazývané meiotická tělíska neboli M-bodies.
Aby rostlina vytvořila pyl a semena, musí projít procesem zvaným meióza, při němž dochází k rozdělení genetické informace do pohlavních buněk. Jde o jeden z nejdůležitějších procesů v životním cyklu rostlin, který je zároveň velmi citlivý na změny prostředí. „Vysoké teploty mohou průběh meiózy výrazně narušit. Chtěli jsme proto nejprve identifikovat hlavní regulátory tohoto procesu a pochopit, jak stresové podmínky ovlivňují předávání genetické informace další generaci,“ říká Albert Cairo z výzkumné skupiny Karla Říhy na CEITEC Masarykovy univerzity (MUNI).
V první studii vědci popsali objev a fungování meiotických tělísek, struktur vznikajících v reprodukčních buňkách během meiózy. Slouží jako dočasná úložiště molekul mRNA, tedy instrukcí pro tvorbu bílkovin. Buňka díky nim může rozhodovat o tom, které informace využije okamžitě a které si ponechá pro pozdější fáze vývoje.
„Ukázali jsme, že způsob, jakým jsou proteiny a molekuly mRNA v meiotických buňkách uspořádány, je mnohem důležitější, než jsme si dosud mysleli. Molekuly mRNA nesou instrukce potřebné pro tvorbu bílkovin a meiotická tělíska fungují jako organizační centra, která tyto instrukce ukládají, třídí a ve správný okamžik uvolňují během tvorby pohlavních buněk. Podařilo se nám také popsat, jak tyto struktury vznikají, z čeho jsou tvořeny a jak buňka řídí jejich fungování,“ vysvětluje Albert Cairo.
Na tuto práci navázala druhá studie vzniklá ve spolupráci s Ghentskou univerzitou v Belgii. Ukázala, že meiotická tělíska jsou také důležitá pro správný průběh meiózy v nepříznivých podmínkách.
Výzkumníci zjistili, že při vyšších teplotách jsou meiotická tělíska klíčová pro regulaci mechanismů, které zajišťují, aby se genetická informace správně rozdělila během meiózy mezi vznikající pohlavní buňky. Rostliny, u nichž tento mechanismus nefungoval správně, vykazovaly předčasné ukončení meiózy a abnormální počet chromozomů v pylových zrnech.
„Naše výsledky ukazují, že meiotická tělíska jsou mnohem složitější, než jsme očekávali. Jsou vybavena senzory, které dokážou rozpoznat stresové podmínky a fungují jako ochranná bariéra. Přispívají k tomu, aby reprodukce probíhala správně i při vyšších teplotách,“ říká Karel Říha, vedoucí výzkumné skupiny.
Obě práce přinášejí nový pohled na to, jak rostliny koordinují jeden ze svých nejdůležitějších životních procesů. Zároveň rozšiřují naše poznání mechanismů, které mohou ovlivňovat jejich reprodukční úspěšnost v prostředí s častějšími teplotními výkyvy.
Významnou roli sehrála také mezinárodní spolupráce. Na této práci se také podílel doktorand z Ghentské univerzity Cédric Schindfessel, který díky stipendiu Evropské organizace pro molekulární biologii (EMBO) strávil dva měsíce na CEITEC MUNI. Do Brna přijel využít pokročilé zobrazovací technologie CEITEC, které byly pro výzkum meiotických tělísek zásadní.
Přestože byly studie provedeny na rostlinách, podobné struktury byly popsány také u dalších organismů včetně člověka. Jejich výzkum přispívá k lepšímu pochopení procesů, které řídí vývoj zárodečných buněk. Tyto mechanismy jsou klíčové pro rozmnožování rostlin i živočichů.
Studie byly publikovány v časopisech Nature Communications a The Plant Cell.
