کشف جدید گیاهان تقریبا مرده را به زندگی باز می گرداند
کشف جدید گیاهان تقریبا مرده را به زندگی باز می گرداند -بیش از صد سال است که دانشمندان از وجود یک اندامک خاص در سلول های گیاهی آگاه بوده اند. با این حال، دانشمندان دانشگاه UC Riverside تنها اکنون به نقش کلیدی اندامک در پیری پی برده اند.
محققان در ابتدا بر آن شدند تا به طور کلی تر بفهمند که کدام بخش از سلول های گیاهی واکنش های گیاه را به استرس ناشی از مواردی مانند عفونت ها، نمک زیاد یا نور کم کنترل می کند.
آنها به طرز عجیبی متوجه شدند که این اندامک، و پروتئینی که مسئول حفظ اندامک است، کنترل می کند که آیا گیاهان در تاریکی بیش از حد باقی می مانند یا خیر.
از آنجا که آنها انتظار این کشف را نداشتند، که در مقاله ای در مجله Nature Plants توضیح داده شده است ، تیم تحقیقاتی هیجان زده شدند.
برای ما، این یافته یک معامله بزرگ است. کتی دهش، استاد برجسته بیوشیمی مولکولی در UCR و یکی از نویسندگان مقاله جدید، گفت: برای اولین بار، ما اهمیت عمیق یک اندامک در سلول را که قبلاً در روند پیری نقش نداشت، تعریف کردیم.
بدن گلژی و پروتئین COG: بازیکنان کلیدی در سلامت سلولی
اندامکی که بدن گلژی نامیده می‌شود، از مجموعه‌ای از کیسه‌های فنجانی با پوشش غشایی تشکیل شده است. مولکول های مختلف را در سلول مرتب می کند و اطمینان می دهد که آنها به مکان های مناسب می رسند.
«گلگی مثل اداره پست سلول است. آنها پروتئین ها و لیپیدها را به جایی که نیاز دارند بسته بندی و ارسال می کنند.» گلژی آسیب دیده می تواند در فعالیت های سلول سردرگمی و مشکل ایجاد کند و بر نحوه عملکرد سلول و سالم ماندن آن تأثیر بگذارد.
اگر گلژی اداره پست باشد، پروتئین COG کارگر پست است. این پروتئین حرکت کیسه‌های کوچکی را که مولکول‌های دیگر را به اطراف سلول منتقل می‌کنند، کنترل و هماهنگ می‌کند.
علاوه بر این، COG به بدن گلژی کمک می‌کند تا قندها را به پروتئین‌ها یا لیپیدهای دیگر قبل از فرستادن آنها به جای دیگری در سلول متصل کند. این اصلاح قند که گلیکوزیلاسیون نامیده می شود، برای بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی از جمله پاسخ ایمنی حیاتی است.
بینش تجربی در مورد نقش COG
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد چگونگی تأثیر COG بر سلول های گیاهی، تیم تحقیقاتی برخی از گیاهان را اصلاح کردند تا نتوانند آن را تولید کنند. در شرایط رشد طبیعی، گیاهان اصلاح شده به خوبی رشد کردند و از گیاهان اصلاح نشده قابل تشخیص نبودند.
با این حال، محروم کردن گیاهان از نور به این معنی است که گیاهان قادر به تولید قند از نور خورشید برای سوخت رشد نیستند.
هنگامی که برگ های جهش یافته در معرض تاریکی بیش از حد قرار گرفتند، گیاهان بدون COG شروع به زرد شدن، چین و چروک و نازک شدن کردند – نشانه هایی که گیاهان در حال مرگ هستند.
در تاریکی، جهش‌یافته‌های COG نشانه‌هایی از پیری را نشان دادند که معمولاً در گیاهان وحشی و اصلاح نشده در حدود روز نهم ظاهر می‌شوند. اما در جهش‌یافته‌ها، این نشانه‌ها تنها در سه روز آشکار شد.
معکوس کردن جهش و بازگرداندن پروتئین COG به گیاهان به سرعت آنها را به زندگی بازگرداند. دهش گفت: «مثل اینکه وقتی جهش را معکوس کردیم، هیچ اتفاقی برای آنها نیفتاده است.
چوی افزود: “این پاسخ ها اهمیت حیاتی پروتئین COG و عملکرد طبیعی گلژی را در مدیریت استرس برجسته می کند.”
بخشی از هیجان پیرامون این کشف این است که انسان ها، گیاهان و همه موجودات یوکاریوتی دارای بدن گلژی در سلول های خود هستند.
اکنون گیاهان می توانند به عنوان بستری برای کشف پیچیدگی های نقش گلژی در پیری انسان عمل کنند. به همین دلیل، تیم تحقیقاتی در حال برنامه ریزی مطالعات بیشتر در مورد مکانیسم های مولکولی در پشت نتایج این مطالعه است.
دهش گفت: «تحقیق ما نه تنها دانش ما را در مورد چگونگی پیری گیاهان افزایش می‌دهد، بلکه می‌تواند سرنخ‌های مهمی در مورد پیری در انسان ارائه دهد.»
زمانی که کمپلکس پروتئین COG به درستی کار نکند، ممکن است سلول‌های ما را سریع‌تر پیر کند، درست مانند چیزی که در گیاهان در زمان کمبود نور دیدیم. این پیشرفت می تواند پیامدهای گسترده ای برای مطالعه پیری و بیماری های مرتبط با افزایش سن داشته باشد.
مرجع: “یکپارچگی عملکردی گلژی تحمیلی COG شروع پیری ناشی از تاریکی را تعیین می کند” توسط هی-سونگ چوی، مارتا بیورنسون، جیوبو لیانگ، جینژنگ وانگ، هایان که، مانهوی هور، آمانسیو د سوزا، کاویتا ساتیش کومار، جنی سی. مورتیمر و کتایون دهش، 26 اکتبر 2023، گیاهان طبیعت .
DOI: 10.1038/s41477-023-01545-3
