Rozpoznání peroxidu vodíku rostlinnou buňkou odkryto

Všechny živé organismy tvoří reaktivní formy kyslíku (tzv. ROS). K prospěchu rostliny slouží jako signální molekuly, současně jsou ale pro buňky nebezpečné, a ty proto jejich koncentraci přísně regulují. Mezi ROS patří i peroxid vodíku, jehož 3% roztok se v medicíně používá k dezinfekci. Rostlinné buňky ho produkují v reakci na stres (sucho, napadení patogeny ap.) také do mezibuněčného prostoru. Zda je jeho přítomnost v těchto místech monitorována a popřípadě jak, nebylo ovšem dlouho jasné.

První receptor pro peroxid vodíku u rostlin byl popsán teprve před čtyřmi lety. Gen pro tento receptor se jmenuje HYDROGEN PEROXIDE-INDUCED Ca²⁺ INCREASES (HPCA1) a kóduje protein, který patří mezi receptory s kinázovou doménou a s doménou bohatou na leuciny. Rodina těchto proteinů se jmenuje LRR-RLK a pochází z ní většina receptorů na plazmatické membráně, které reagují na stresové podněty. Specialitou HPCA1 je přítomnost dvou párů cysteinů v doméně nalézající se v mezibuněčném prostoru. Je známo, že thiolové skupiny (—SH) typické pro cystein jsou cílem peroxidu vodíku, který způsobuje jejich oxidaci. Ta vede u HPCA1 k tvorbě disulfidových můstků a ke změně konformace. Tato kovalentní změna popsaná u HPCA1 je unikátní napříč jinými páry receptorů a jejich ligandů. Následná konformační změna spouští kinázovou aktivitu (fosforylaci), která otvírá vápníkové kanály (zatím není známo jaké) a zvyšuje koncentraci Ca²⁺ v buňce.

Autoři ukázali, že správná funkce HPCA1 hraje mimo jiné klíčovou úlohu v uzavírání průduchů, a je proto zásadní pro regulaci ztrát vody a příjmu CO₂. Jedním z prvních cílů do budoucna jistě bude popsat signální dráhu navazující na rozpoznání peroxidu vodíku a sledovat roli receptoru HPCA1 v dalších reakcích rostliny na stres a také určit jeho funkci v různých pletivech.

Wu F., Chi Y., Jiang Z. et al.: Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2032-3