Prastarý způsob polarizace buněk

Všechny mnohobuněčné organismy na Zemi se musí vyrovnat se stejnou, pro život zcela zásadní otázkou: Jak zkoordinovat fungování všech buněk, aby celý jedinec mohl vzniknout, přežít a rozmnožit se? Důležitým aspektem takové koordinace je buněčná polarita – schopnost buněk vnímat signály o vlastní orientaci v prostoru a odpovídat na ně vznikem morfologické anebo fyziologické asymetrie.

Zatímco u živočichů je molekulární podstata buněčné polarity poměrně dobře prostudovaná, znalostí o jejím fungování u rostlin máme jako šafránu (viz také Glanc M., Friml J.: Vesmír 98, 636, 2019/11).

Tým profesora Weijerse z holandského Wageningenu loni objevil v modelové rostlině huseníčku (Arabidopsis thaliana) novou rodinu proteinů SOSEKI, které jsou díky své asymetrické lokalizaci v rozích buněk (SOSEKI je japonsky rohový kámen) předními kandidáty na klíčové regulátory buněčné polarity u rostlin. [1]

V navazující studii publikované letos v únoru stejný tým objevil příbuzné geny ve všech dosud osekvenovaných rostlinách a ukázal, že v mechorostech se proteiny SOSEKI chovají stejně jako v huseníčku. [2] Patrně nejzajímavější zjištění však přineslo krystalografické určení struktury proteinů SOSEKI: ačkoli na úrovni primární sekvence aminokyselin jsou proteiny SOSEKI specifické pro rostliny, obsahují doménu zvanou DIX, která je na úrovni terciární struktury takřka totožná s odpovídající doménou proteinu DISHEVELLED, dobře známého regulátoru buněčné polarity v živočišné říši. Nejenže doména DIX má v proteinech SOSEKI stejnou funkci jako v proteinu DISHEVELLED, ale obě domény jsou dokonce funkčně zaměnitelné – rostlinná doména DIX dokáže z velké části funkčně nahradit odpovídající část živočišného proteinu a naopak. Autoři dále in silico objevili domény s podobnou strukturou také v některých dalších, evolučně velmi starých skupinách eukaryot. Studii uzavírají hypotézou, že ať už živočichové i rostliny získali domény DIX od posledního společného předka, nebo horizontálním genovým přenosem (možná překvapivě neuvažují o možnosti evoluční konvergence), každý z nich je nezávisle zapojil do svého, velmi specifického způsobu řešení buněčné polarity.

[1] Yoshida S. et al.: Nat. Plants, 2019, DOI: 10.1038/s41477-019-0363-6.

[2] Van Dop M. et al.: Cell, 2020, DOI: 10.1016/j.cell.2020.01.011.