Vad är Plasmodesmata?

Plasmodesmata är en tunn kanal genom växtceller som gör att de kan kommunicera.

Växtceller skiljer sig på många sätt från djurceller, båda när det gäller några av deras inre organeller och det faktum att växtceller har cellväggar, där djurceller inte gör det. De två celltyperna skiljer sig också i hur de kommunicerar med varandra och hur de translocerar molekyler.

Plasmodesmata (singularform: plasmodesma) är intercellulära organeller som endast finns i växt- och algceller. (Djurcellen "ekvivalent" kallas gap korsning.)

Plasmodesmata består av porer eller kanaler som ligger mellan enskilda växtceller och förbinder det symplastiska utrymmet i växten. De kan också benämnas "broar" mellan två växtceller.

Plasmodesmata skiljer det yttre cellmembran av växtcellerna. Det faktiska luftutrymmet som separerar cellerna kallas desmotubule.

Desmotubulen har ett styvt membran som löper längden på plasmodesma. Cytoplasma ligger mellan cellmembranet och desmotubulen. Hela plasmodesma är täckt med smidig endoplasmatisk retikulum av de anslutna cellerna.

Plasmodesmata formar under celldelning av växtutveckling. De bildas när delar av den släta endoplasmatiska retikulum från föräldercellerna fastnar i den nybildade växtcell vägg.

Primära plasmodesmata bildas medan cellväggen och endoplasmatisk retikulum också bildas; sekundära plasmodesmata bildas efteråt. Sekundära plasmodesmata är mer komplexa och kan ha olika funktionella egenskaper när det gäller storleken och naturen hos molekylerna som kan passera.

Plasmodesmata spelar roller i både cellulär kommunikation och vid molekyltranslokation. Växtceller måste arbeta tillsammans som en del av en flercell organism (växten); med andra ord, de enskilda cellerna måste arbeta för att gynna det gemensamma godet.

Därför är kommunikation mellan celler avgörande för växternas överlevnad. Problemet med växtcellerna är den tuffa, styva cellväggen. Det är svårt för större molekyler att tränga igenom cellväggen, varför plasmodesmata är nödvändiga.

Plasmodesmata kopplar vävnadsceller till varandra, så de har funktionell betydelse för vävnadstillväxt och utveckling. forskare klargjordes 2009 att utvecklingen och utformningen av större organ var beroende av transporten av transkriptionsfaktorer (proteiner som hjälper till att konvertera RNA till DNA) genom plasmodesmata.

Plasmodesmata ansågs tidigare vara passiva porer genom vilka näringsämnen och vatten rörde sig, men nu är det känt att det är aktiv dynamik involverad.

Aktinstrukturer visade sig hjälpa till att flytta transkriptionsfaktorer och till och med växtvirus genom plasmodesma. Den exakta mekanismen för hur plasmodesmata reglerar transport av näringsämnen är inte väl förstått, men det är känt att vissa molekyler kan orsaka att plasmodesma-kanalerna öppnas mer omfattande.

Fluorescerande prober hjälpte till att upptäcka att den genomsnittliga bredden för det plasmodesmala utrymmet är ungefär 3-4 nanometer. Detta kan dock variera mellan växtarter och till och med celltyper. Plasmodesmata kan till och med kunna förändra sina dimensioner utåt så att större molekyler kan transporteras.

Växtvirus kan komma att röra sig genom plasmodesmata, vilket kan vara problematiskt för växten eftersom virusen kan resa runt och infektera hela växten. Virussen kan till och med kunna manipulera plasmodesma-storleken så att större virala partiklar kan röra sig igenom.

Forskare tror att sockermolekylen som styr mekanismen för att stänga den plasmodesmala poren är kallos. Som svar på en utlösare, såsom en patogeninbrytare, avsätts kallos i cellväggen runt den plasmodesmala poren och poren stängs.

Genen som ger kommandot att kallos ska syntetiseras och deponeras kallas CalS3. Därför är det troligt att plasmodesmata-densiteten kan påverka inducerad resistensrespons till patogenattack i växter.

Denna idé klargjordes när det upptäcktes att ett protein heter PDLP5 (plasmodesmata-lokaliserat protein 5), orsakar produktion av salicylsyra, vilket förbättrar försvarsresponsen mot växtpatogen bakterieattack.

År 1897 märkte Eduard Tangl närvaron av plasmodesmata inom symplasmen, men det var inte förrän 1901 när Eduard Strasburger gav dem namnet plasmodesmata.

Naturligtvis möjliggjorde införandet av elektronmikroskop plasmodesmata att studeras närmare. Under 1980-talet kunde forskare studera rörelsen av molekyler genom plasmodesmata med hjälp av lysrörssonder. Emellertid förblir vår kunskap om plasmodesmata-struktur och funktion rudimentär, och mer forskning måste utföras innan allt är helt förstått.

Ytterligare forskning hindrades länge eftersom plasmodesmata är så associerade med cellväggen. Forskare har försökt ta bort cellväggen för att karakterisera den kemiska strukturen i plasmodesmata. Under 2011, detta gjordesoch många receptorproteiner hittades och karakteriserades.