Začiatok milénia bol prelomový aj v biologických vedách. Vedci zverejnili sekvencie genómov človeka, ale aj modelového organizmu rastlín arábkovky Thalovej (Arabidopsis thaliana). Prečo je dôležitá?
Ukázalo sa, že obidva genómy obsahujú približne rovnaký počet génov kódujúcich proteíny. „Ale bolo prekvapujúce, že rastliny syntetizujú aj proteíny, ktoré by sme sotva u nich očakávali,“ uvádza docent Ján Jásik z Centra biológie rastlín a biodiverzity SAV, zodpovedný riešiteľ projektu Funkčná analýza synaptotagmínov so zreteľom na odpovede rastlín na environmentálne stresy. Medzi takéto patria aj rastlinné synaptotagmíny.
V živočíšnych organizmoch tvoria synaptotagmíny mnohopočetnú proteínovú rodinu a sú známe ako senzory vápnika, pripomína odborník. Pre objektivitu treba podľa neho povedať, že nie všetky synaptotagmíny v živočíchoch sú neurónové a zrejme majú funkciu pri vezikulárnom kolobehu, a prípadne aj iné funkcie mimo neurónových buniek. Ale akú úlohu hrajú synaptotagmíny alebo iné proteíny pôvodne nájdené v neurónových synapsiách živočíchov v rastlinných organizmoch? Odpoveď na túto otázku začalo hľadať viacero skupín v popredných laboratóriách.
Štúdium rozbehlo viacero vedcov
Exprimovaný arábkovkový synaptotagmín AtSYT1 študoval docent Jásik už začiatkom milénia na Univerzite v Bonne v kolektíve profesorov Dietera Volkmanna a Františka Balušku a spolu s kolegami v Malage pod vedením profesora Miguela Botellu.
„Podarilo sa nám pripraviť pioniersku štúdiu a publikovať ju v špičkovom časopise pre rastlinnú vedu The Plant Cell. Ukázali sme, že tento proteín hrá kľúčovú úlohu v odpovediach rastlín na stresové podmienky, ako sú zasolenie alebo osmotický stres, a to prostredníctvom opravy poškodenej plazmatickej membrány. Neskoršie bolo vo viacerých štúdiách potvrdené, že AtSYT1 proteín je dôležitý všeobecne pre reakcie rastlín na biotické a abiotické stresy a podieľa sa tiež na transporte rastlinných vírusov medzi bunkami.“
Neskoršie spolu s kolegami z Univerzity v Bonne a v Pekingu charakterizovali gén AtSYT2, ktorý kóduje proteín s veľmi vysokou aminokyselinou identitou, ale inou funkciou ako AtSYT1.
V štúdii zverejnenej v ďalšom špičkovom časopise Molecular Plant dokumentovali, že AtSYT2 exprimuje v samčích a samičích gametofytoch a je dôležitý pre klíčenie peľu a rast peľových vrecúšok. Úloha ostatných troch arábkovkových synaptotagmínov a synaptotagmínov iných rastlinných druhoch je neznáma.
„Taktiež nič nevieme o interakčnej sieti rastlinných synaptotagmínov, hoci bolo opísaných mnoho živočíšnych proteínov asociovaných so živočíšnymi synaptotagmínmi, ktoré podmieňujú ich funkciu.“
Skúmajú aj vnútrobunkovú dynamiku
Vďaka podpore APVV agentúry (granty APVV-16-0398 a APVV-SK-CN-2017-0015) majú vedci na Botanickom ústave Centra Biológie rastlín a biodiverzity SAV šancu študovať komplexným prístupom s použitím molekulárno-biologických, bunkových, genetických, biochemických, mikroskopických a chemicko-analytických metód funkciu ostatných troch arábkovkových synaptotagmínov.
„Snažíme sa taktiež skúmať vnútrobunkovú dynamiku AtSYT1 proteínu v podmienkach stresu a tiež interakciu medzi týmto proteínom a potenciálnym partnerom z rodiny kináz, objavenú pomocou kvasinkového dvojhybridného testu a relevantnosť tejto interakcie v odpovediach rastlín na environmentálne stresy,“ povedal docent Jásik.
Do riešenia projektu sú zapojení aj jeho kolegovia z Vedeckého parku Univerzity Komenského pod vedením Dr. Juraja Bugalu a kolektív z UPJŠ Košice pod vedením prof. Martina Bačkora. Poznanie mechanizmov, akými sa synaptotagmíny podieľajú na odolnosti voči rôznym stresom prostredia a následné biotechnologické aplikovanie týchto poznatkov môže mať význam v poľnohospodárstve pri zvyšovaní výnosov rôznych plodín.
Informácie a fotografiu poskytol: doc. RNDr. Ján Jásik, DrSc.
/Na úvodnej snímke: zľava Miroslav Krausko (Mgr., PhD.), Ajay Kumar (Mgr., doktorand), Zuzana Kusá (Mgr., doktorandka), Alexandra Lešková (Mgr., PhD.), Ján Jásik (doc, RNDr., DrSc.), Mária Labajová (Ing., PhD.), Martin Šafranek (Mgr., PhD.)/
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ