Строительство клеточных стен в реальном времени

Публикация 21 марта в журнале Science Advances представила первые высокоразрешающие временные записи, на которых запечатлён процесс формирования защитной клеточной стенки в живых растительных клетках.
Строительство клеточных стен в реальном времени
Изображение носит иллюстративный характер

Исследование демонстрирует сборку клеточных стен, основным элементом которых является целлюлоза – цепь сахарных молекул. «Целлюлоза – самое распространенное органическое соединение на планете», – отметил инженер-биоинженер Шишир Чундават из Университета Рутгерс, Пискатей, Нью-Джерси.

Несмотря на важность целлюлозы для производства бумаги, тканей и возобновляемого биотоплива, механизм её синтеза оставался неполностью изученным. Совместная работа специалистов, включая биолога растений Эрика Лэма и биофизика Санг-Хюк Ли из Университета Рутгерс, позволила пролить свет на этот долгосрочный биологический вопрос.

В эксперименте использовалась модель растения Arabidopsis thaliana, клетки которого предварительно лишались стен для наблюдения процесса их регенерации. Специализированный микроскоп с охлаждающей системой, поддерживающей температуру около 18° Цельсия, минимизировал фотоповреждения, а светящийся молекулярный зонд связывался с новообразованной целлюлозой, не нарушая естественное протекание процесса.

Для полного охвата динамики формирования стенки четырнадцать клеток снимались каждые шесть минут на протяжении около 24 часов, что позволило зафиксировать весь процесс регенерации. Дополнительно проводилась высокоскоростная съемка с интервалом 20 секунд на период от одного до двух часов для обнаружения быстрых этапов структурных изменений.

Анализ процесса выявил четыре ключевых этапа регенерации клеточной стенки. Сначала ферменты оболочки клетки выбрасывали короткие сегменты целлюлозы, свободно перемещавшиеся по поверхности. Затем фрагменты сталкивались и соединялись, после чего утолщённые и удлинённые волокна образовывали пересекающуюся сетку, которая на заключительном этапе уплотнялась и превращалась в стабильную прямоугольную структуру.

Иллюстрация, выполненная Ehsan Faridi/Inmywork Studio совместно с лабораториями Чундавата, Ли и Лэма, демонстрирует коричневые волокна целлюлозы, сгруппировавшиеся благодаря ферментативной активности, что наглядно отображает превращение круглой клетки в окончательно сформированную структуру стенки.

За более чем 300 лет после первых микроскопических наблюдений клеточных стен механизм синтеза целлюлозы оставался загадкой. Новые данные воспринимаются Санг-Хюк Ли как значительный прорыв в понимании основ растительной биологии, открывая перспективы для разработки инновационных методов получения возобновляемого биотоплива и оптимизации промышленного производства растительных материалов.


Новое на сайте

19989Шесть историй, которые умещаются на ладони 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного 19973Почему ИИ-инфраструктура стала новой целью хакеров быстрее, чем ждали все?
Ссылка