Plasmodesmata je tanek kanal skozi rastlinske celice, ki jim omogoča komunikacijo.
Rastlinske celice se v marsičem razlikujejo od živalskih celic, tako glede nekaterih njihovih notranjih organele in dejstvo, da imajo rastlinske celice celične stene, kjer živalskih celic nimajo. Ti dve celici se razlikujeta tudi v načinu komuniciranja med seboj in v načinu prenosa molekul.
Kaj so plazmodesmati?
Plazmodesmati (singularna oblika: plazmodesma) so medcelične organele, ki jih najdemo samo v rastlinskih in algenih celicah. ("Ekvivalent" živalske celice se imenuje " vrzel stika.)
Plazmodesmati sestavljajo pore ali kanale, ki ležijo med posameznimi rastlinskimi celicami in povezujejo simplastični prostor v rastlini. Poimenujemo jih lahko tudi kot "mostove" med dvema rastlinskima celicama.
Plazmodesmati ločujejo zunanje celične membrane rastlinskih celic. Dejanski zračni prostor, ki ločuje celice, se imenuje desmotubula.
Desmotubul ima togo membrano, ki poteka po dolžini plazmodesme. Citoplazma leži med celično membrano in desmotubulo. Celotna plazmodesma je prekrita z
gladek endoplazemski retikulum povezanih celic.Plasmodesmata tvorita med celično delitvijo razvoja rastlin. Nastanejo, ko se deli gladkega endoplazemskega retikuluma iz matičnih celic ujamejo v novo nastale rastlinska celica zid.
Primarni plazmodesmati se tvorijo, medtem ko se oblikujeta tudi celična stena in endoplazemski retikulum; sekundarni plazmodesmati nastajajo pozneje. Sekundarni plazmodesmati so bolj zapleteni in imajo lahko različne funkcionalne lastnosti glede na velikost in naravo molekul, ki jih lahko preidejo.
Dejavnost in delovanje
Plazmodesmati igrajo vlogo tako pri celični komunikaciji kot pri prenosu molekul. Rastlinske celice morajo delovati skupaj kot del večceličnega organizma (rastlina); z drugimi besedami, posamezne celice morajo delovati v korist skupnega dobrega.
Zato je komunikacija med celicami ključnega pomena za preživetje rastlin. Težava rastlinskih celic je žilava in trdna celična stena. Večje molekule težko prodrejo v celično steno, zato so potrebni plazmodesmati.
Plazmodesmati povezujejo tkivne celice med seboj, zato imajo funkcijski pomen za rast in razvoj tkiv. Raziskovalci razjasnjeno leta 2009 da sta bila razvoj in zasnova glavnih organov odvisna od prenosa transkripcijskih faktorjev (beljakovin, ki pomagajo pretvoriti RNA v DNK) skozi plazmodesme.
Prej so mislili, da so plazmodesmati pasivne pore, skozi katere so se gibale hranila in voda, zdaj pa je znano, da gre za aktivno dinamiko.
Ugotovljene so bile strukture aktinov, ki pomagajo premikati faktorje transkripcije in celo rastlinski virusi skozi plazmodesmo. Natančen mehanizem, kako plazmodesmati uravnavajo transport hranil, ni dobro razumljen, vendar je znano, da nekatere molekule lahko povzročijo, da se kanali plazmodesme na široko odprejo.
Fluorescentne sonde so pomagale ugotoviti, da je povprečna širina plazmodesmalnega prostora približno 3-4 nanometrov. Vendar se lahko razlikuje med rastlinskimi vrstami in celo vrstami celic. Plazmodesmati lahko celo spremenijo svoje dimenzije navzven, tako da se lahko prevažajo večje molekule.
Rastlinski virusi se lahko premikajo skozi plazmodesmate, kar je za rastlino lahko problematično, saj virusi lahko potujejo okoli in okužijo celotno rastlino. Virusi lahko celo manipulirajo z velikostjo plazmodesme, tako da se skozi njih lahko premikajo večji virusni delci.
Raziskovalci menijo, da je molekula sladkorja, ki nadzoruje mehanizem zapiranja plazmodesmalnih por, kaloza. Kot odgovor na sprožilec, kot je napadalec patogena, se kaloza odloži v celično steno okoli plazmodesmalnih por in pore se zaprejo.
Pokliče se gen, ki daje ukaz za sintezo in odlaganje kaloze CalS3. Zato je verjetno, da lahko gostota plazmodesmata vpliva na induciran odporni odziv do napadov patogenov v rastlinah.
Ta ideja je bila razjasnjena, ko so ugotovili, da je protein, imenovan PDLP5 (plazmodesmata, ki se nahaja v beljakovini 5), povzroči nastajanje salicilne kisline, kar poveča obrambni odziv pred napadom rastlinskih patogenih bakterij.
Zgodovina raziskav
Leta 1897 je Eduard Tangl opazil prisotnost plazmodesmata znotraj simplazme, toda šele leta 1901, ko jih je Eduard Strasburger imenoval plazmodesmati.
Seveda je uvedba elektronskega mikroskopa omogočila natančnejše proučevanje plazmodesmata. V osemdesetih letih so znanstveniki lahko preučevali gibanje molekul skozi plazmodesme s pomočjo fluorescentnih sond. Vendar pa naše znanje o strukturi in delovanju plazmodesmata ostaja rudimentarno, še več raziskav pa je treba opraviti, preden se vse v celoti razume.
Nadaljnje raziskave so bile dolgo ovirane, ker so plazmodesmati tako tesno povezani s celično steno. Znanstveniki so poskušali odstraniti celično steno, da bi označili kemijsko strukturo plazmodesmata. Leta 2011 je dr. to je bilo doseženo, in veliko beljakovin na receptorje so našli in označili.