Cum își prinde prada planta Venus flytrap? Cercetătorii au găsit răspunsul

Cercetătorii de la Scripps Research au dezvăluit structura tridimensională Flycatcher1, proteina care face planta Dionaea muscipula (cunoscută și ca Venus flytrap) să se închidă atunci când își prinde prada.

Structura proteinei Flycatcher1, publicată pe 14 februarie în Nature Communications, oferă răspuns la vechile întrebări despre răspunsul la atingere remarcabil de sensibil al plantelor care se hrănesc cu muște.

• În 1816, Pământul nu a avut vară. Ce s-a întâmplat?
• Fundul oceanelor este „un rezervor” de plastic, arată un studiu în premieră

Structura oferă, de asemenea, cercetătorilor o mai bună înțelegere a modului în care ar putea funcționa proteinele similare din alte organisme, inclusiv plante și bacterii, precum și proteinele din corpul uman cu funcții similare (numite canale ionice mecanosensibile), scrie Science Daily.

Proteina care face Capcana lui Venus să se închidă ar putea avea echivalent la oameni

„Deși Venus flytrap este diferită față de oameni, studierea structurii și funcției acestor canale mecanosensibile ne oferă un cadru mai larg pentru înțelegerea modului în care celulele și organismele răspund la atingere și presiune”, spune profesorul Andrew Ward.

„Fiecare nou canal mecanosensibil pe care îl studiem ne ajută să facem progrese în înțelegerea modului în care aceste proteine pot simți forța și transpun asta în acțiune și, în cele din urmă, dezvăluie mai multe despre biologia și sănătatea umană”, adaugă coautorul principal Ardem Patapoutian, care a câștigat Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină pentru cercetarea canalelor mecanosensibile care permit corpului să simtă atingerea și temperatura.

Ce sunt canalele ionice mecanosensibile

Canalele ionice mecanosensibile sunt ca niște tuneluri care se întind pe membranele celulelor. Atunci când iau contact cu o mișcare, canalele se deschid, lăsând moleculele încărcate să treacă în viteză. Ca răspuns, celulele își modifică apoi comportamentul; un neuron ar putea trimite semnate către vecinul său, de exemplu.

Capacitatea celulelor de a simți presiunea și mișcarea este importantă pentru simțul tactil și pentru cel al auzului în cadrul oamenilor, dar și pentru multe procese interne ale corpului, de la capacitatea vezicii urinare de a simți că este plină până la capacitatea plămânilor de a simți cât de mult aer respiră.

Anterior, oamenii de știință s-au concentrat pe trei canale ionice din Venus flytrap despre care se credea că ar fi legate de capacitatea plantei carnivore de a-și închide frunzele atunci când firele sale sensibile de declanșare sunt atinse. Unul, Flycatcher1, a atras atenția cercetătorilor, deoarece secvența sa genetică arăta similar cu o familie de canale mecanosensibile, MscS, găsite în bacterii.

„Faptul că variantele acestui canal se găsesc de-a lungul evoluției ne spune că trebuie să aibă unele funcții fundamentale, importante care au fost menținute în diferite tipuri de organisme”, spune Sebastian Jojoa-Cruz, absolvent al Scripps Research.

Flycatcher1

În noul studiu, cercetătorii au folosit microscopia crio-electronică (o tehnică de ultimă oră care dezvăluie locațiile atomilor dintr-o mostră de proteină înghețată) pentru a analiza aranjamentul precis al moleculelor care formează canalul proteic Flycatcher1 în plantele Venus flytrap.

Ei au descoperit că Flycatcher1 este, în multe privințe, similară cu proteinele bacteriene MscS: șapte grupuri de spirale identice care înconjoară un canal central. Dar, spre deosebire de alte canale MscS, Flycatcher1 are o regiune de legătură neobișnuită care se extinde spre exterior din fiecare grup de spirale.

Ca un comutator, fiecare legătură poate avea două poziții: în sus sau în jos. Când echipa a determinat structura Flycatcher1, a găsit șase legături în poziția în jos și doar una în sus.

„Arhitectura nucleului canalului Flycatcher1 a fost similară cu alte canale care au fost studiate timp de ani de zile, dar aceste regiuni de legătură au fost surprinzătoare”, spune Kei Saotome.

Experimentul cu Venus flytrap

Pentru a ajuta la elucidarea funcției acestor comutatoare, cercetătorii au modificat legătura pentru a întrerupe poziția „în sus”. Flycatcher1, au descoperit ei, nu mai funcționa ca de obicei ca răspuns la presiune; canalul a rămas deschis pentru o perioadă mai îndelungată deși de obicei se închidea la îndepărtarea presiunii.

„Efectul profund al acestei mutații ne spune că conformațiile acestor șapte legături sunt probabil relevante pentru modul în care funcționează canalul”, spune Swetha Murthy.

Acum că au descoperit structura moleculară, echipa de cercetare planifică studii viitoare asupra funcției Flycatcher1 pentru a înțelege modul în care diferitele conformații îi afectează funcția.

De asemenea, este nevoie de mai multă muncă pentru a determina dacă Flycatcher1 este singurul responsabil pentru închiderea rapidă a frunzelor de Venus flytrap sau dacă alte canale au roluri complementare.

Vă recomandăm să citiți și:

Plantele carnivore din această specie produc un câmp magnetic atunci când se hrănesc

Un experiment confirmă o teorie veche de 30 de ani. Cum poate o plantă să-și amintească o atingere

Sepiile dețin abilitatea de a exercita autocontrol. Cum ar fi evoluat această trăsătură

Cercetătorii au descoperit că trei specii de rechin din Noua Zeelandă strălucesc în întuneric