原形質連絡：植物細胞間の架け橋

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Plasmodesmata は、植物細胞を通る細いチャネルであり、それらが通信できるようにします。

植物細胞は動物細胞とは多くの点で異なります。 オルガネラ 植物細胞には細胞壁がありますが、動物細胞にはありません。 2 つの細胞型は、相互に通信する方法と、分子を移動する方法も異なります。

原形質連絡とは何ですか?

Plasmodesmata (単数形: Plasmodesma) は、植物や藻類の細胞にのみ見られる細胞間オルガネラです。 (動物細胞の「同等物」は、 ギャップジャンクション .)

原形質連絡は、個々の植物細胞の間にある細孔またはチャネルで構成され、植物のシンプラスト空間を接続します。それらは、2 つの植物細胞間の「ブリッジ」とも呼ばれます。

原形質連絡は外側を分離します 細胞膜 植物細胞の。細胞を隔てる実際の空間はデスモチューブルと呼ばれます。

デスモチューブレは、形質デスマの長さを走る硬い膜を持っています。細胞質は、細胞膜とデスモチューブルの間にあります。プラズマデスマ全体は、 滑らかな小胞体 接続されたセルの。

原形質連絡は、植物発生の細胞分裂中に形成されます。それらは、親細胞からの滑らかな小胞体の一部が新しく形成された小胞体に閉じ込められるときに形成されます 植物細胞 壁。

一次原形質連絡が形成される一方で、細胞壁と小胞体も形成されます。その後、二次原形質連絡が形成されます。二次原形質連絡はより複雑で、通過できる分子のサイズと性質に関して異なる機能特性を持っている可能性があります。

活動と機能

原形質連絡は、細胞コミュニケーションと分子移動の両方で役割を果たします。植物細胞は、多細胞生物 (植物) の一部として一緒に働く必要があります。言い換えれば、個々の細胞は共通の利益のために働かなければなりません。

したがって、細胞間のコミュニケーションは植物の生存にとって重要です。植物細胞の問題は、丈夫で硬い細胞壁です。大きな分子が細胞壁を貫通するのは難しいため、原形質連絡が必要です。

原形質連絡は組織細胞を互いに結びつけているため、組織の成長と発達にとって機能的に重要です。研究者 2009年に明らかに 主要器官の発生と設計は原形質連絡を介した転写因子 (RNA から DNA への変換を助けるタンパク質) の輸送に依存していた。

原形質連絡は、以前は栄養素と水が通過する受動的な孔であると考えられていましたが、現在では能動的なダイナミクスが関与していることが知られています.

アクチン構造は、転写因子の移動を助け、さらには 植物ウイルス プラズマデスマを通して。原形質連絡が栄養素の輸送をどのように調節するかの正確なメカニズムはよくわかっていませんが、一部の分子が原形質連絡チャネルをより広く開く可能性があることが知られています.

蛍光プローブは、原形質空間の平均幅が約 3 ～ 4 ナノメートルであることを発見するのに役立ちました。ただし、これは植物の種や細胞の種類によって異なります。原形質連絡は、より大きな分子を輸送できるように、それらの寸法を外側に変更することさえできるかもしれません。

植物ウイルスは原形質連絡を介して移動できる可能性があり、これはウイルスが移動して植物全体に感染する可能性があるため、植物にとって問題になる可能性があります.ウイルスは、より大きなウイルス粒子が移動できるように、プラズマデスマのサイズを操作することさえできるかもしれません.

研究者は、原形質細孔を閉じるメカニズムを制御する糖分子がカロースであると考えています。病原体の侵入などの引き金に反応して、カロースが形質細胞孔の周囲の細胞壁に沈着し、孔が閉じます。

カロースの合成と蓄積を指令する遺伝子は、 CalS3と呼ばれる .したがって、原形質連絡密度が影響を与える可能性があります誘導抵抗反応植物の病原体攻撃に。

この考えは、タンパク質が発見されたときに明らかになりました。 PDLP5という名前 (原形質連絡タンパク質 5) は、サリチル酸の産生を引き起こし、植物病原菌の攻撃に対する防御反応を高めます。

研究履歴

1897年、エドゥアルド・タングルはシンプラズム内に原形質連絡が存在することに気付きましたが、エドゥアルド・ストラスバーガーがそれらを原形質連絡と名付けたのは1901年のことでした。

当然のことながら、電子顕微鏡の導入により、原形質連絡がより詳細に研究されるようになりました。 1980 年代、科学者は蛍光プローブを使用して原形質連絡を通る分子の動きを研究することができました。ただし、原形質連絡の構造と機能に関する私たちの知識は初歩的なままであり、すべてを完全に理解するには、さらに研究を行う必要があります。

原形質連絡は細胞壁と非常に密接に関連しているため、さらなる研究は長い間妨げられていました。科学者は、原形質連絡の化学構造を特徴付けるために細胞壁を除去しようとしました。 2011年に、 これは達成されました 、および多くの受容体タンパク質が発見され、特徴付けられました。