Wat zijn Plasmodesmata?

Plasmodesmata is een dun kanaal door plantencellen waardoor ze kunnen communiceren.

Plantencellen verschillen in veel opzichten van dierlijke cellen, zowel wat betreft sommige van hun interne cellen organellen en het feit dat plantencellen celwanden hebben, waar dierlijke cellen dat niet hebben. De twee celtypen verschillen ook in de manier waarop ze met elkaar communiceren en in de manier waarop ze moleculen verplaatsen.

Plasmodesmata (enkelvoud: plasmodesma) zijn intercellulaire organellen die alleen in planten- en algencellen voorkomen. (Het "equivalent" van de dierlijke cel wordt de gap junction.)

De plasmodesmata bestaan ​​uit poriën of kanalen die tussen individuele plantencellen liggen en verbinden de symplastische ruimte in de plant. Ze kunnen ook worden aangeduid als "bruggen" tussen twee plantencellen.

De plasmodesmata scheiden de buitenste celmembranen van de plantencellen. De werkelijke luchtruimte die de cellen scheidt, wordt de desmotubule genoemd.

De desmotubule bezit een stijf membraan dat over de lengte van de plasmodesma loopt. Cytoplasma ligt tussen het celmembraan en de desmotubule. De hele plasmodesma is bedekt met de

Plasmodesmata-vorm tijdens celdeling van plantontwikkeling. Ze vormen wanneer delen van het gladde endoplasmatisch reticulum van de oudercellen vast komen te zitten in de nieuw gevormde plantencel muur.

Primaire plasmodesmata worden gevormd terwijl ook de celwand en het endoplasmatisch reticulum worden gevormd; daarna worden secundaire plasmodesmata gevormd. Secundaire plasmodesmata zijn complexer en kunnen verschillende functionele eigenschappen hebben in termen van de grootte en aard van de moleculen die kunnen passeren.

Plasmodesmata spelen een rol bij zowel cellulaire communicatie als bij moleculaire translocatie. Plantencellen moeten samenwerken als onderdeel van een meercellig organisme (de plant); met andere woorden, de individuele cellen moeten werken om het algemeen welzijn te bevorderen.

Daarom is communicatie tussen cellen cruciaal voor de overleving van planten. Het probleem met de plantencellen is de taaie, stijve celwand. Grotere moleculen kunnen moeilijk door de celwand dringen en daarom zijn plasmodesmata nodig.

De plasmodesmata koppelen weefselcellen aan elkaar, zodat ze functioneel belangrijk zijn voor de groei en ontwikkeling van weefsel. Onderzoekers verduidelijkt in 2009 dat de ontwikkeling en het ontwerp van belangrijke organen afhankelijk waren van het transport van transcriptiefactoren (eiwitten die helpen RNA naar DNA om te zetten) door de plasmodesmata.

Eerder werd gedacht dat Plasmodesmata passieve poriën waren waardoor voedingsstoffen en water werden verplaatst, maar nu is bekend dat er een actieve dynamiek bij betrokken is.

Actinestructuren bleken te helpen bij het verplaatsen van transcriptiefactoren en zelfs plant virussen door de plasmodesma. Het exacte mechanisme van hoe de plasmodesmata het transport van voedingsstoffen regelen, is niet goed bekend, maar het is bekend dat sommige moleculen ervoor kunnen zorgen dat de plasmodesma-kanalen breder worden geopend.

Fluorescerende sondes hielpen bij het vinden dat de gemiddelde breedte van de plasmodesmale ruimte ongeveer 3-4 nanometer is. Dit kan echter variëren tussen plantensoorten en zelfs celtypen. De plasmodesmata kunnen mogelijk zelfs hun afmetingen naar buiten wijzigen, zodat grotere moleculen kunnen worden getransporteerd.

Plantenvirussen kunnen mogelijk door plasmodesmata bewegen, wat problematisch kan zijn voor de plant omdat de virussen kunnen rondreizen en de hele plant kunnen infecteren. De virussen kunnen zelfs de plasmodesma-grootte manipuleren, zodat grotere virale deeltjes er doorheen kunnen bewegen.

Onderzoekers zijn van mening dat het suikermolecuul dat het mechanisme regelt voor het sluiten van de plasmodesmale porie callose is. Als reactie op een trigger zoals een pathogene indringer, wordt callose afgezet in de celwand rond de plasmodesmale porie en sluit de porie.

Het gen dat de opdracht geeft om callose te synthetiseren en af ​​te zetten, wordt genoemd CalS3. Daarom is het waarschijnlijk dat de plasmodesmata-dichtheid de geïnduceerde weerstandsreactie tot pathogene aanval in planten.

Dit idee werd verduidelijkt toen werd ontdekt dat een eiwit, genaamd PDLP5 (plasmodesmata-gelokaliseerd eiwit 5), veroorzaakt de productie van salicylzuur, wat de afweerreactie tegen plantpathogene bacteriële aanvallen verbetert.

In 1897 merkte Eduard Tangl de aanwezigheid van de plasmodesmata binnen het symplasm op, maar het duurde tot 1901 voordat Eduard Strasburger ze plasmodesmata noemde.

Door de introductie van de elektronenmicroscoop kon de plasmodesmata natuurlijk beter worden bestudeerd. In de jaren tachtig konden wetenschappers de beweging van moleculen door de plasmodesmata bestuderen met fluorescente sondes. Onze kennis van de structuur en functie van plasmodesmata blijft echter rudimentair en er moet meer onderzoek worden gedaan voordat alles volledig is begrepen.

Verder onderzoek werd lang belemmerd omdat plasmodesmata zo nauw met de celwand is geassocieerd. Wetenschappers hebben geprobeerd de celwand te verwijderen om de chemische structuur van de plasmodesmata te karakteriseren. In 2011, dit is bereikt, en veel receptoreiwitten werden gevonden en gekarakteriseerd.