I keď bola pôvodne zacielená na rastliny, v budúcnosti by zrejme mohla byť aplikovaná aj pri výskume iných organizmov.
Hlavní autori práce Vladimír Skalický a Ioanna Antoniadiová. Zdroj: ÚEB AV ČR
Nová metóda vedcov z Prírodovedeckej fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, Ústavu experimentálnej botaniky AV ČR a Umeå Plant Science Center vo Švédsku založená na analýze látok s nízkymi koncentráciami, ktorých detekcia v bunkách bola dosiaľ mimo rozlišovacej schopnosti laboratórnych prístrojov, umožní študovať zložité vnútrobunkové procesy.
Vedci už týmto spôsobom preukázali, že hormóny nevyhnutné pre rast rastlín sú distribuované nerovnomerne v rôznych vnútrobunkových štruktúrach (organelách) rastlinnej bunky.
I keď bola nová metóda pôvodne zacielená na rastliny, v budúcnosti by zrejme mohla byť aplikovaná aj pri výskume iných organizmov. Výsledky česko-švédskej štúdie, zamerané na analýzu nízko koncentrovaných látok vnútri rastlinných buniek, boli už zverejnené i v online verzii vedeckého časopisu The Plant Journal.
Kľúčové, no ťažko detegovateľné rastové látky
Tímy vedcov z Česka a zo Švédska upreli pozornosť na rastlinné hormóny už pred nejakým časom. Ide totiž o kľúčové rastové látky, ktoré v rastlinách regulujú dôležité vývojové procesy, avšak ich hladina v bunkách je veľmi nízka, čo sťažuje ich detekciu.
Výskumné skupiny Ondřeja Nováka a Karin Ljungovej už kedysi analyzovali rastlinné hormóny na bunkovej úrovni, no narazili pritom na možnosti doposiaľ používaných analytických metód, ktorých rozlíšenie nebolo pre meranie rastlinných hormónov vnútri bunky dostatočné. Nová metóda detekcie málo koncentrovaných látok teraz vedcom otvorila brány i k tomuto výskumu.
„Bolo nesmierne dôležité vyvinúť túto vysokocitlivú a robustnú metódu, ktorá je z časového hľadiska efektívna a umožní sledovať koncentrácie rastlinných hormónov i ďalších metabolitov v samotnej bunke,“ poznamenal Novák, vedúci Laboratória rastových regulátorov, spoločného pracoviska Univerzity Palackého v Olomouci a Ústavu experimentálnej botaniky AV ČR. „Takéto mapovanie metabolitov s vysokým rozlíšením v izolovaných bunkových organelách zlepší naše chápanie metabolických a signalizačných procesov v bunke,“ komentoval výsledky výskumu.
Nová analytická metóda umožňujúca detegovať látky s veľmi nízkymi koncentráciami vnútri buniek potvrdila teóriu vedcov o nerovnomernom prenose rastlinných hormónov v bunkách rastlín.
„Na základe distribúcie proteínov zodpovedných za transport rastlinných hormónov v bunkách a medzi nimi sme predpokladali, že samotné hormóny sú tiež vnútri buniek distribuované nerovnomerne. Až dosiaľ to však nebolo preukázané,“ hovorí profesorka Karin Ljungová, vedúca výskumnej skupiny pôsobiacej v Umeå Plant Science Center.
Schéma distribúcie dvoch typov rastlinných hormónov (auxínu a cytokinínov) vnútri bunky. Zdroj: ÚEB AV ČR
Triedili ich na základe fluorescencie
Vedci novú analytickú metódu pomenovali skrátene FAmOS alebo triedenie bunkových organel na základe ich fluorescencie (Fluorescence-Activated multi-Organelle Sorting). Organely sú drobné mikroskopické útvary vnútri buniek, ktoré predstavujú funkčnú obdobu orgánov živočíchov.
Metóda je založená na označení štyroch rôznych organel v bunke odlišnými fluorofórami (chemickými značkami, ktoré vyžarujú pri osvietení laserovým lúčom špecifické farby svetla). Každá bunková organela dostala inú značku a podľa farby, ktorú príslušná značka vyžarovala, bola potom zatriedená.
Tento prístup sme zvolili, pretože predchádzajúce techniky frakcionácie boli príliš časovo náročné a chýbali im spoločné črty. Pri použití rôznych metód izolácie bunkového jadra a chloroplastu neboli napríklad koncentrácie rastlinných hormónov v dvoch oddelene izolovaných organelách navzájom porovnateľné,“ vysvetľuje Ioanna Antoniadiová zo skupiny Karin Ljungovej.
Podľa slov švédskej vedkyne bolo veľmi náročné nájsť správne podmienky na udržanie krátkeho času triedenia a súčasne zaistiť stabilitu rastlinných hormónov v získaných vzorcoch.
Výskumníci sa tiež museli vyrovnať s nízkou hladinou rastlinných hormónov v bunkách. „Po oddelení bunkových organel sme merali koncentráciu rastlinných hormónov pomocou kvapalinovej chromatografie spojenej s tandemovou hmotnosťou spektrometrií,“ vysvetlil Vladimír Skalický, ktorý metódu vyvinul v rámci svojej dizertačnej práce v skupine Ondřeja Nováka na Univerzite Palackého v Olomouci.
Čajová lyžička hormónu v olympijskom bazéne
„Blízko detekčnému limitu hmotnostnej spektrometrie sme boli mnohokrát. Na porovnanie si možno predstaviť, že rozpustíte jednu čajovú lyžičku rastlinného hormónu v bazéne olympijskej veľkosti a následne odoberiete jednu kvapku tejto zmesi na analýzu,“ priblížil Vladimír Skalický.
Vedci veria, že ich nová metóda má veľký potenciál pre početné budúce aplikácie. Nie je obmedzená iba na rastlinné bunky, ale môže byť aplikovaná i na bunky živočíšne. Len čo sú bunkové organely roztriedené a oddelené, umožňuje analyzovať aj iné látky v nízkych koncentráciách než rastlinné hormóny. Využitie by teda mohli nájsť pri meraní ďalších dôležitých produktov metabolizmu, proteínov i génovej aktivity vnútri buniek.
Zdroj: TS UEB AV ČR
(af)
