Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Bitkinin Yüksek Tuzluluktaki Yaşam Mücadelesi : Bitki Hücre Duvarının Algı Mekanizması

---

Model bitki Arabidopsiste bulunan çok yönlü reseptör kinaz FERONIA’nın yeni keşfedilen rolü.

Massachusetts Amhers Üniversitesinden Alice Cheung ve iş birlikçisi Bilim ve Stanford Üniversitesine bağlı olan Carnegie Enstitüsü önderliğindeki yazarlar , bitki hücrelerinin kendi fiziksel durumunu ve hücre duvarını nasıl telafi ettiğini anlamakta zorlanıyor. Fakat tuz stresi altında yapılan yeni bitki analizleri , FERONIA’nın yüksek tuzlulukta hayatta kalmayı sağlayan hücresel tepkiler için nasıl gerekli olduğunu gösteren ilk deneysel kanıtları ve moleküler mekanizmaları sunuyor .

Cheung’un açıklamasına göre , “Hücre duvarının kimyasal yapısı ve özellikleri oldukça karışık ,hatta onlarca yıldır yapılan yoğun araştırmalardan sonra bile ,bizler hala hücre duvarı hakkında yeterli bilgiye sahip değiliz. Hücre duvarının uzun yıllar boyunca ölü bir doku olduğu düşünülmüş , fakat zamanla gerçekte kapsamlı bir modifikasyon istenildiğinde hızlı bölünmeler geçiren oldukça canlı bir yapıya sahip olduğunu öğrendik. Hücre duvarı sürekli bir şekilde çevre koşullarını algılıyor ve duvardaki koşulları değiştirmek için geribildirim döngüsünün içinde iletişim kuran ve ayarlayan hücrenin diğer kısımlarıyla irtibat halinde kalıyor.”

“ Bu yazı FERONIA’nın duvardan hücreye olan iletişimin önemli bir parçası olduğunu ilk kez kanıtlıyor. FERONIA olmadan hücre duvarı algı mekanizmasını kaybeder,” diye ekliyor moleküler biyolog Alice Cheung.

Bu araştırmalar için moleküler genetikçi Dinneny ve iş arkadaşları daha önce Cheung laboratuvarında çalışılmış ve FERONIA genini kaybetmiş bu yüzden ortamdaki yüksek tuz koşullarını tolere edemeyen ve büyümeyi durduracak olan bir Arabidopsis hattıyla çalıştı. Cheung’un görüşüne göre ,normal bir bitki bir miktar tuza adapte olabilir ve zamanla büyümek için yeterli iyileşmeyi gösterir. Cheung cümlelerine şunları da ekliyor, dünyanın bazı yerlerinde ,topraktaki yüksek tuzluluk tarımdaki çıktıların ciddi bir şekilde düşüşüne neden olan büyük bir sorundur, bu nedenle bitkilerin yüksek tuzluluğa nasıl direneceğini anlamak gıda üretim problemlerini çözmek için önemlidir.

Dinneny ve arkadaşları tuzluluğun hücre duvarında yumuşaklığa neden olduğunu buldular. “FERONIA’nın eksikliğinde , mutant bitkiler hücre duvarının bütünlüğündeki eksikleri onarmak için gerekli olan hücresel ihtiyaçları takviye etmede başarısızdır. Bu normal bitkilerde olduğu gibi geri büyümeyi sağlayacağı yerde mutant bitkilerin kök hücrelerinde patlamaya neden olur. ” diye yazdılar.

Stanford araştırmacıları , Cheung’un araştırma grubunun , onların gözlemeri için temel sağlayabilecek bilgiler olan FERONIA ilişkili hücre duvarı verilerine sahip olduklarını bilerek iş birliği yapmayı teklif etmişti.

Cheung FERONIA proteinlerinin saflaştırılmasında ilk büyük zorlukla karşılaştıklarını söylüyor. Bu başarıyla , Cheung’ın laboratuvarının araştırmaya katkısı , saflaştırılmış proteinler ve pektin adı verilen bir şeker polimerinden oluşan hücre duvarının kısımlarını kullanmaktır. Farklı denemelerde proteinin hücre duvarıyla etkileşim kurması için “sensör” gibi davranması ön koşuldur.

Cheung , Fransa ve Almanyadaki iki Amerikan grubun çalışmayı tamamlamak için daha çok deney yaptıklarını söyledi. Fransadaki grup hücre duvarı kuvvetini ölçebilen ileri teknoloji atomik mikroskopisini gerçekleştirdi . Almanyadaki grup ise tuz stresi sırasında hücre duvarının bütünlüğünü korunması için önemli olan kalsiyum iyonlarının tepkileri ile ilgili analizleri yürüttü. Bu iki laboratuvarın bilir kişiliğinde yapılan deneylerle birlikte , Cheung kendi laboratuvarının biyokimyasal ve moleküler uzmanlığını buna ek olarak da Dinneys grubunun gelişimsel ve fizyolojik stress uzmanlığını tamamladığını ekledi.

“Bu çalışma bu çağda yürütülen bir biyolojik araştırmanın iş birliği yoluyla nasıl yapığının bir başka örneğidir,” diye ekliyor.

Cheung’un açıklamasına göre , bilim adamları bir zamanlar sadece dişi bitki üremesinin FERONIA içerdiğini ve dolayısıyla geleneğe göre Roma doğurganlık tanrıçası olarak adlandırılmıştı. Fakat Alice Cheung ve arkadaşları 2010 yılında FERONIA’nın çeşitli bitki gelişim ve hayatta kalma süreci için gerekli olduğunu bildirdiklerinde bu kavramı değiştirdiler. Bu, şimdi dünyanın dört bir yanında birçok grubu içine alan yeni bir araştırma topluluğunu başlattığını belirtti.

Cheung , “Birçok laboratuvarın hazırladığı bu son çalışma ve daha önceki raporlar , FERONIA’nın devam eden birçok işlem için iletişim merkezinde tanrıça olan bir komut merkezine benzediğini açıkça ortaya koydu. FERONIA’nın birçok şeyi yapmasının nedenlerinden biri de onun çok geniş ve çok sayıda yan dalıyla hücresel yol düzenliyor olmasıdır.”

Başka bir sebep FERONIA’nın bu yeni çalışmada gösterildiği gibi hücre zarının dışındaki hücre duvarı ile bağlanması ve hücre içerisindeki çoklu ajanlarla buna ek olarak hücrelerin içerisinden salgılanan moleküller ile olan etkileşimlerin ön safhasında bağlanmasından olabileceğini ekliyor. CheunG’un takımı FERONIA fonksiyonlarını onun tanrıçalık prestijinin korunması için ilave yollar keşfetmek amacıyla çalışmaya devam ettiği biliniyor.

Journal Reference

1. Wei Feng, Daniel Kita, Alexis Peaucelle, Heather N. Cartwright, Vinh Doan, Qiaohong Duan, Ming-Che Liu, Jacob Maman, Leonie Steinhorst, Ina Schmitz-Thom, Robert Yvon, Jörg Kudla, Hen-Ming Wu, Alice Y. Cheung, José R. Dinneny. The FERONIA Receptor Kinase Maintains Cell-Wall Integrity during Salt Stress through Ca 2 Signaling. Current Biology, 2018; DOI: 10.1016/j.cub.2018.01.023

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180215141727.htm

http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30025-3

Çeviren ve Derleyen : Esra DURU

---