Wonderlijk mechanisme laat plantencellen gericht het groeihormoon auxine verspreiden
Leidse en Oostenrijkse onderzoekers zijn erin geslaagd om verder te achterhalen hoe een plantencel het groeihormoon auxine gericht doorgeeft aan de volgende cel. Drie eiwitten die als een tros aan elkaar hangen blijken essentieel voor dit transportproces. ‘Deze ontdekking lost een belangrijk stuk van de puzzel op,’ zegt hoogleraar Remko Offringa.
Het hormoon auxine kan je zien als de groeimotor van een plant. Auxine bepaalt hoe en waar een plant groeit, zowel voor de bladeren als de wortels. Maar hoe belandt dat groeihormoon op de juiste plek in de plant? Tot dusver was bekend dat transporteiwitten auxine van cel tot cel doorgeven. Deze eiwitten zijn een soort verplaatsbare minikanaaltjes in het celmembraan aan de oppervlakte van de cel.
Plantencel als doos
‘Stel, je ziet een plantencel als een rechthoekige doos,’ zegt Remko Offringa, hoogleraar Ontwikkelingsgenetica van Planten. ‘Dan moeten die transporteiwitten zich aan één van de zijden verzamelen om auxine gericht door te geven aan de volgende cel. Die cel geeft het vervolgens op dezelfde manier door aan de cel daarnaast.’ En zo zorgt een plant ervoor dat auxine vervoerd wordt van hormoonproducerende cellen naar de plek waar de plant moet groeien.
Eerder had Offringa ontdekt dat zogeheten kinase-eiwitten de transporteiwitten labelen met fosfaatgroepen. Hiermee bepalen ze aan welke zijde van de cel de transporteiwitten zich verzamelen en dus in welke richting auxine op wordt gepompt.
Belangrijke schakel
Helder verhaal, zou je denken. Toch mistte er nog iets, vertelt Offringa. ‘Want hoe ontstaat zo’n ophoping van transporteiwitten aan één kant van het celmembraan? Daarin hebben we nu, samen met collega’s van het Institute of Science and Technology Austria, een belangrijke schakel ontdekt.’ Het team publiceerde deze ontdekking op 11 maart in het gerenommeerde blad Current Biology.
Stabiel complex
Het probleem zit ‘m in de transporteiwitten. Die bevinden zich in het celmembraan van de plantencel en kunnen daarin bewegen. De eiwitten kunnen dus niet alleen boven of onder in de cel zitten, maar ook aan de zijkanten. ‘Wij hebben ontdekt dat er nog een groep eiwitten bij betrokken is, namelijk de MAB-eiwitten. Zo’n MAB-eiwit gaat een interactie aan met het gelabelde transporteiwit en het kinase-eiwit, die dan samen een soort tros vormen. Doordat die tros vrij log is, blijft die netjes aan de juiste kant van de cel zitten.’
De onderzoekers toonden dit aan door normale plantencellen te vergelijken met mutante plantencellen die of geen kinase-eiwitten hadden, of geen MAB-eiwitten. In de laatste twee gevallen bleek er geen ophoping van transporteiwitten aan een kant van de cel te ontstaan. Hiermee bewezen de onderzoekers dat zowel de kinase- als de MAB-eiwitten essentieel zijn voor het correcte transport van auxine.
Samen sterker
‘Onze publicatie is een mooi voorbeeld van hoe wetenschap kan werken’, vertelt Offringa. ‘Ik werk al bijna twintig jaar samen met Jiri Friml, de groepsleider van onze Oostenrijkse collega’s. Ik ken hem dus goed. Maar dit onderzoek naar MAB-eiwitten deden we toevallig onafhankelijk van elkaar. We kwamen er tijdens een congres achter dat we aan hetzelfde onderwerp werkten. Toen bleek ook dat onze data elkaar goed aanvulden.’ Voor Offringa was samenwerken de enige logische vervolgstap. ‘Je kan er ook voor kiezen om allebei zelf te publiceren, maar dan hadden we allebei een incompleet verhaal gehad. Nu hebben we samen een veel sterkere publicatie en krijgt iedereen alsnog de erkenning die hij of zij verdient.’
Waardoor groeit een plant naar het licht?
Zet een plant in de zon, en binnen no-time groeit ‘ie krom. Maar hoe komt dat? Tien jaar geleden brachten Remko Offringa en collega’s dit mechanisme voor het eerst op moleculair niveau in kaart. Ook hier bleken auxine en transport- en kinase-eiwitten een cruciale rol te spelen.
Lees meer over deze ontdekking
Publicatie
Matouš Glanc and Kasper Van Gelderen et al. AGC kinases and MAB4/MEL proteins maintain PIN polarity by limiting lateral diffusion in plant cells, Current Biology (maart 2021)
Tekst en headerafbeelding: Bryce Benda