Was sind Plasmodesmen?

Plasmodesmen sind ein dünner Kanal durch Pflanzenzellen, der ihnen die Kommunikation ermöglicht.

Pflanzenzellen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von tierischen Zellen, sowohl in Bezug auf einige ihrer inneren Organellen und die Tatsache, dass Pflanzenzellen Zellwände haben, wohingegen tierische Zellen dies nicht tun. Die beiden Zelltypen unterscheiden sich auch darin, wie sie miteinander kommunizieren und wie sie Moleküle translozieren.

Plasmodesmen (Singularform: Plasmodesmen) sind interzelluläre Organellen, die nur in Pflanzen- und Algenzellen vorkommen. (Das "Äquivalent" der Tierzelle heißt Kontaktstelle.)

Die Plasmodesmen bestehen aus Poren oder Kanälen, die zwischen einzelnen Pflanzenzellen liegen und den symplastischen Raum in der Pflanze verbinden. Sie können auch als "Brücken" zwischen zwei Pflanzenzellen bezeichnet werden.

Die Plasmodesmen trennen das Äußere Zellmembranen der Pflanzenzellen. Der tatsächliche Luftraum, der die Zellen trennt, wird als Desmotubule bezeichnet.

Das Desmotubulus besitzt eine starre Membran, die sich über die Länge des Plasmodesmas erstreckt. Das Zytoplasma liegt zwischen der Zellmembran und dem Desmotubulus. Das gesamte Plasmodesma ist mit dem bedeckt glattes endoplasmatisches Reticulum der verbundenen Zellen.

Plasmodesmen bilden sich während der Zellteilung der Pflanzenentwicklung. Sie bilden sich, wenn Teile des glatten endoplasmatischen Retikulums aus den Elternzellen in dem neu gebildeten eingeschlossen werden Pflanzenzelle Mauer.

Primäre Plasmodesmen werden gebildet, während die Zellwand und das endoplasmatische Retikulum ebenfalls gebildet werden; Danach werden sekundäre Plasmodesmen gebildet. Sekundäre Plasmodesmen sind komplexer und können unterschiedliche funktionelle Eigenschaften hinsichtlich der Größe und Art der Moleküle aufweisen, die passieren können.

Plasmodesmen spielen sowohl bei der zellulären Kommunikation als auch bei der Molekültranslokation eine Rolle. Pflanzenzellen müssen als Teil eines mehrzelligen Organismus (der Pflanze) zusammenarbeiten. Mit anderen Worten, die einzelnen Zellen müssen zum Wohle des Gemeinwohls arbeiten.

Daher ist die Kommunikation zwischen Zellen entscheidend für das Überleben der Pflanzen. Das Problem mit den Pflanzenzellen ist die harte, starre Zellwand. Für größere Moleküle ist es schwierig, die Zellwand zu durchdringen, weshalb Plasmodesmen erforderlich sind.

Die Plasmodesmen verbinden Gewebezellen miteinander, so dass sie für das Wachstum und die Entwicklung des Gewebes von funktioneller Bedeutung sind. Forscher im Jahr 2009 geklärt dass die Entwicklung und das Design der Hauptorgane vom Transport von Transkriptionsfaktoren (Proteinen, die helfen, RNA in DNA umzuwandeln) durch die Plasmodesmen abhängt.

Früher galten Plasmodesmen als passive Poren, durch die sich Nährstoffe und Wasser bewegten. Jetzt ist bekannt, dass es sich um eine aktive Dynamik handelt.

Es wurde festgestellt, dass Aktinstrukturen dabei helfen, Transkriptionsfaktoren und sogar zu bewegen Pflanzenviren durch das Plasmodesma. Der genaue Mechanismus, wie die Plasmodesmen den Nährstofftransport regulieren, ist nicht genau bekannt, aber es ist bekannt, dass einige Moleküle dazu führen können, dass sich die Plasmodesmenkanäle weiter öffnen.

Fluoreszenzsonden halfen dabei, herauszufinden, dass die durchschnittliche Breite des plasmodesmalen Raums ungefähr 3-4 Nanometer beträgt. Dies kann jedoch zwischen Pflanzenarten und sogar Zelltypen variieren. Die Plasmodesmen können möglicherweise sogar ihre Abmessungen nach außen ändern, so dass größere Moleküle transportiert werden können.

Pflanzenviren können sich möglicherweise durch Plasmodesmen bewegen, was für die Pflanze problematisch sein kann, da die Viren sich fortbewegen und die gesamte Pflanze infizieren können. Die Viren können möglicherweise sogar die Plasmodesmengröße manipulieren, so dass sich größere Viruspartikel hindurchbewegen können.

Forscher glauben, dass das Zuckermolekül, das den Mechanismus zum Schließen der plasmodesmalen Pore steuert, Kallose ist. In Reaktion auf einen Auslöser wie einen Erreger-Eindringling wird Kallose in der Zellwand um die plasmodesmale Pore abgelagert und die Pore schließt sich.

Das Gen, das den Befehl zur Synthese und Ablagerung von Kallose gibt, wird aufgerufen CalS3. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Plasmodesmatendichte die induzierte Widerstandsreaktion zum Erregerangriff in Pflanzen.

Diese Idee wurde geklärt, als entdeckt wurde, dass ein Protein namens PDLP5 (Plasmodesmata-lokalisiertes Protein 5) verursacht die Produktion von Salicylsäure, die die Abwehrreaktion gegen pflanzenpathogene Bakterienbefall verstärkt.

Im Jahr 1897 bemerkte Eduard Tangl das Vorhandensein der Plasmodesmen innerhalb des Symplasmas, aber erst 1901 nannte Eduard Strasburger sie Plasmodesmen.

Durch die Einführung des Elektronenmikroskops konnten die Plasmodesmen natürlich genauer untersucht werden. In den 1980er Jahren konnten Wissenschaftler die Bewegung von Molekülen durch die Plasmodesmen mit fluoreszierenden Sonden untersuchen. Unser Wissen über die Struktur und Funktion von Plasmodesmen bleibt jedoch rudimentär, und es müssen weitere Untersuchungen durchgeführt werden, bevor alles vollständig verstanden ist.

Weitere Forschungen wurden lange behindert, da Plasmodesmen so eng mit der Zellwand verbunden sind. Wissenschaftler haben versucht, die Zellwand zu entfernen, um die chemische Struktur der Plasmodesmen zu charakterisieren. In 2011, dies wurde erreichtund viele Rezeptorproteine ​​wurden gefunden und charakterisiert.