Vědci z oddělení buněčné biologie objevili dosud neznámé funkce kataninu

Vliv proteinu katanin1 na organizaci rostlinného cytoskeletu, tedy jakési vnitřní kostry buněk, potvrdili vědci z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) ve studii, kterou před časem publikoval jeden z nejprestižnějších proteomických odborných časopisů Molecular & Cellular Proteomics. Díky unikátní kombinaci metod proteomiky  a buněčné biologie  získali nové informace o rostlinném cytoskeletu využitelné v biotechnologiích. 

Úkolem vědců z týmu profesora Jozefa Šamaje bylo podrobně zkoumat roli kataninu, který má za úkol „stříhání“ mikrotubulů. Ty si lze představit jako dynamickou soustavu miniaturních trubicovitých struktur, vytvářejících spolu s aktinovými mikrofilamenty cytoskelet rostlinných buněk, jenž se podílí na transportu buněčných organel a na dělení a vývoji buněk. Správné „stříhání“ mikrotubulů je nezbytné k zabezpečení časové a prostorové organizace mikrotubulů, které jsou klíčové pro růst a vývoj rostlin. Výzkumníci z Oddělení buněčné biologie CRH ke studiu využili dva kataninové mutanty modelové rostliny huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana), podrobili je proteomické analýze a výsledky srovnali s planým typem téhož rostlinného druhu.

„Zjistili jsme, že pokud se v mutantech katanin nevyskytuje, nebo je jeho funkce pozměněna, dochází k reorganizaci cytoskeletu a důsledkem jsou fenotypové změny. Oproti planému typu jsou mutantní rostliny zakrslé, s malým počtem květů a semen,“ uvedl jeden z autorů práce Tomáš Takáč. Autorům se podařilo také odhalit nové funkce tohoto proteinu. Katanin podle jejich výsledků spojuje různé hormonální signály a na jejich základě mění organizaci cytoskeletu, což vede k vývojovým změnám u rostlin.

Podle spoluautorky studie Olgy Šamajové další význam práce spočívá v tom, že se podařilo provázat metody proteomiky, buněčné biologie, biochemie a genetiky. „Využíváme k tomu přístrojové vybavení, které máme v našem centru k dispozici. A je třeba říct, že pokud jde o optickou mikroskopii, jsme nejlépe vybaveným pracovištěm pokročilých zobrazovacích systémů fixovaných i živých buněk v České republice. Díky tomu dokážeme proteiny odhalené proteomickou analýzou podrobně charakterizovat. Povedlo se nám odhalit a kvantifikovat proteiny různých funkcí, které katanin ovlivňuje. Z mnoha vzpomenu alespoň tubulin a aktin vázající proteiny. Použitím metod buněčné biologie jsme pozorovali reorganizaci a náhodnou orientaci mikrotubulů i desorganizaci aktinového cytoskeletu u obou mutantů, což bylo způsobeno zmíněnými proteiny,“ uvedla Šamajová.

Výsledky zhruba tříletého výzkumu mohou mít biotechnologické využití. „Tyto proteiny mohou být využité i pro genetické modifikace rostlin. Tedy změnou kataninu můžeme docílit změny ve vývoji a růstu rostlin. Ačkoliv je tento protein poměrně dobře prostudován, práce podobná té naší dosud neexistovala,“ doplnil Takáč. Podle něj se katanin těší velké pozornosti odborníků. Je totiž důležitý nejen pro cytoskelet, ale má řadu dalších funkcí. Konkurence v této oblasti vědy je tedy velká.

Studie vznikla v rámci projektu Grantové agentury ČR, olomoučtí vědci spolupracovali i s laboratoří v USA. Obrázek mikrotubulů z této studie byl editory časopisu vybrán na titulní stranu. Kromě této vědecké práce, výzkumníci z dílny buněčné biologie CRH publikovali o funkcích kataninu další tři články v prestižních časopisech.