Descoperire majoră: O punte moleculară leagă două căi de semnalizare esențiale pentru dezvoltarea polenului
O echipă de cercetători a identificat un mecanism molecular care conectează două tipuri distincte de GTPaze mici la planta model Arabidopsis thaliana, deschizând noi perspective asupra modului în care plantele coordonează procesele celulare esențiale pentru reproducere. Studiul, publicat în Nature Plants, a fost condus de profesorul asociat Emi Ito și profesorul Takashi Ueda de la Institutul Național de Biologie de Bază (NIBB), în colaborare cu cercetători de la Universitatea Ochanomizu, Universitatea Prefecturală Kyoto, Universitatea Saitama, Universitatea Nagoya și RIKEN.
Celulele se bazează pe rețele complexe de semnalizare în care diferite căi moleculare comunică între ele. GTPazele mici acționează ca întrerupătoare moleculare în aceste rețele, controlând procese celulare diverse, precum transportul intracelular și morfogeneza celulară. Deși comunicarea încrucișată între diferite familii de GTPaze mici este cunoscută la celulele animale, dacă și cum are loc o astfel de comunicare la plante a rămas în mare parte necunoscut.
Cercetătorii au identificat o proteină numită REAP1/SWAP70 care face legătura între RAB5, o GTPază mică implicată în traficul membranelor intracelulare, și ROP7, un membru al familiei ROP (Rho of Plants) de GTPaze mici, specifică plantelor, implicată în procese precum morfogeneza celulară. Rezultatele lor relevă o cale de semnalizare RAB5-REAP1-ROP7 necunoscută anterior și arată că această cale joacă un rol important în dezvoltarea normală a polenului.
Plantele au evoluat propriul lor repertoriu de GTPaze mici, inclusiv ARA6, un membru unic al familiei RAB5, precum și ROP-urile, un grup specific plantelor din cadrul familiei Rho de GTPaze mici. Folosind Arabidopsis, cercetătorii au descoperit că REAP1 interacționează atât cu membrul ARA6, specific plantelor, cât și cu proteinele RAB5 canonice, larg conservate la organismele eucariote. REAP1 se localizează la endozomi, compartimente intracelulare care servesc drept centre pentru traficul membranar, iar această localizare depinde de interacțiunile atât cu RAB5, cât și cu anumite lipide membranare.
Echipa a descoperit de asemenea că REAP1 se leagă de ROP7. Supraexprimarea RAB5 a promovat recrutarea ROP7 la endozomi, în timp ce această recrutare nu a avut loc în celulele lipsite de REAP1. Aceste constatări indică faptul că REAP1 acționează ca o punte moleculară care conectează RAB5 și ROP7.
În mod important, perturbarea acestei rețele de semnalizare a afectat dezvoltarea polenului. Când funcțiile RAB5 și ROP7 au fost reduse simultan, au apărut defecte în timpul tranziției de la stadiul unicelular la cel bicelular al dezvoltării polenului, rezultând un număr crescut de grăunciori de polen care nu s-au maturizat normal. Împreună, aceste descoperiri demonstrează că comunicarea dintre RAB5 și ROP7 prin intermediul REAP1 contribuie la reproducerea plantelor.
„GTPazele mici sunt larg conservate la eucariote, dar plantele au dobândit de asemenea propriile GTPaze mici unice în timpul evoluției”, a declarat Ito, primul autor și co-autor corespondent al studiului. „Ceea ce ni se pare deosebit de interesant este că plantele, la fel ca alte eucariote, folosesc comunicarea încrucișată între diferite GTPaze mici. Aici, această comunicare încrucișată implică sisteme GTPazice care s-au diversificat în mod unic la plante și contribuie la controlul reproducerii, unul dintre cele mai fundamentale procese din ciclul de viață al plantelor. Faptul că diferite organisme au evoluat comunicarea încrucișată între GTPazele mici ridică posibilitatea ca conectarea acestor întrerupătoare moleculare să fie o modalitate deosebit de eficientă de a coordona diferite procese celulare.”
Descoperirile oferă noi perspective asupra modului în care diferitele sisteme de GTPaze mici sunt integrate la plante și sugerează că plantele au evoluat propriile rețele de semnalizare interconectate pentru a coordona procesele celulare esențiale pentru reproducere.
