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Gli elementi costitutivi della membrana svolgono un ruolo decisivo nel controllo della crescita cellulare

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Un tubo pollinico che cresce da un chicco di polen con alcuni blocchi di costruzione etichettati in modo fluorescente. In verde: PIP5K2, l’enzima responsabile della produzione di nano domini lipidici nella membrana cellulare. In magenta: citoscheletro di actina (cellule “ossa”), regolato dai nanodomini lipidici.

I lipidi sono gli elementi costitutivi dell’involucro di una cellula: la membrana cellulare. Oltre alla loro funzione strutturale, alcuni lipidi svolgono anche un ruolo regolatorio e influenzano in modo decisivo la crescita cellulare. Ciò è stato esaminato in un nuovo studio da scienziati dell’Università Martin Luther di Halle-Wittenberg (MLU). L’impatto dei lipidi dipende da come sono distribuiti sulla membrana plasmatica. Lo studio è stato pubblicato su ” The Plant Cell “.

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Se le cellule vegetali vogliono muoversi, devono crescere. Un esempio notevole di questo è il tubo pollinico. Quando il polline cade su un fiore, il tubo pollinico cresce direzionalmente negli organi riproduttivi femminili. Ciò consente la consegna dei gameti maschili, quindi può verificarsi la fecondazione. Il tubo pollinico è particolare in quanto è costituito da un’unica cellula che continua ad estendersi e, in casi estremi, può raggiungere la lunghezza di diversi centimetri. “Questo rende i tubi pollinici un oggetto interessante per la ricerca sui processi di crescita direzionale”, afferma il professor Ingo Heilmann, capo del Dipartimento di biochimica vegetale presso MLU.

Per lo studio attuale, il team di Heilmann si è concentrato sui fosfolipidi dei tubi pollinici, che, come componente principale della membrana plasmatica, sono responsabili della separazione dell’interno della cellula dall’ambiente circostante. “I lipidi sono generalmente noti per avere questa funzione strutturante”, afferma la dott.ssa Marta Fratini, prima autrice dello studio. Solo di recente è emerso che alcuni fosfolipidi possono anche regolare i processi cellulari. Gli scienziati di Halle sono stati ora in grado di dimostrare che uno specifico fosfolipide chiamato fosfatidilinositolo 4,5-bisfosfato (“PIP2”) può controllare vari aspetti della crescita cellulare nei tubi pollinici, a seconda della sua posizione sulla membrana plasmatica. Lo hanno fatto etichettando il lipide con un pennarello fluorescente. “

Sembra che diversi enzimi siano responsabili della distribuzione variabile di PIP2. “Le cellule vegetali hanno diversi enzimi che possono produrre questo fosfolipide”, spiega Heilmann. Come i lipidi, alcuni di questi enzimi sono ampiamente distribuiti sulla membrana e altri sono concentrati in nanodomini, come dimostrato dallo studio attuale. A seconda di quale degli enzimi i ricercatori hanno aumentato artificialmente, il citoscheletro – una struttura importante per la crescita diretta – si è stabilizzato e il tubo pollinico si è gonfiato sulla punta, oppure è stata secreta più pectina – un importante materiale da costruzione per le pareti cellulari delle piante. Questo ha fatto sì che la cellula si ramificasse sulla punta. Per assicurarsi che la distribuzione dei lipidi fosse effettivamente responsabile di questi effetti sulla crescita, i biochimici hanno modificato artificialmente la disposizione degli enzimi sulla membrana plasmatica – dai cluster a un’ampia dispersione o viceversa. Si è scoperto che erano in grado di controllare i rispettivi effetti sulla crescita cellulare.

“Per quanto ne so, il nostro studio è il primo a far risalire la funzione regolatrice di un lipide alla sua distribuzione spaziale nella membrana”, afferma Heilmann. Sono ora necessarie ulteriori ricerche per chiarire esattamente come si assemblano i nanodomini della membrana e come la distribuzione di PIP2 sulla membrana possa avere effetti così diversi.

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