Exocyst: klíčový hráč v životě buňky

Exocyst patří mezi takzvané poutací komplexy. Jeho úkolem je chytit sekreční váčky a opravdu je připoutat k membráně, se kterou následně splývají. Buňka pak přednostně roste v těchto místech – vznikne výběžek či vychlípenina.

Tento způsob růstu je u rostlin velmi častý. Extrémním příkladem jsou kořenové vlásky nebo pylové láčky, kdy se buňka výrazně prodlužuje pouze v jednom směru a vytváří tenké vlákno. Kromě těchto buněk u modelové rostliny huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) zkoumáme funkci exocystu také v evolučně „starých“ rostlinách, jako jsou mechy nebo játrovky.

Pomocí metod cíleného vyřazování genů z funkce a pokročilé mikroskopie jsme ukázali, že komplex exocyst je nezbytný pro život rostlinných buněk a reguluje jak jejich růst, tak dělení (Hála et al., 2008; Synek et al., 2006; Fendrych et al., 2010, 2103, Synek et al., 2021).

Poutací proteinový komplex exocyst je nezbytný pro růst a vývoj. Rostliny Arabidopsis thaliana s vyřazenou jednou podjednotkou exocystu (vpravo) nejsou schopny normálního růstu a umírají.

Překvapivým zjištěním bylo, že je rovněž velmi důležitý pro rostlinnou imunitu a pro autofagii – proces, jímž buňka během hladovění „požírá“ své vlastní složky. Rostliny bez plně funkčního exocystu jsou mnohem náchylnější k napadení patogenními mikroorganismy (Kulich et al., 2013; Pečenková et al., 2011).

Odhalujeme tajemství membrán

Společně s bílkovinami, které regulují buněčnou morfogenezi, studujeme i jejich partnery z vnitrobuněčných membrán – záporně nabité sloučeniny ze skupiny fosfolipidů.

Vyvinuli jsme mikroskopické senzory pro detekci speciální třídy fosfolipidů v živých buňkách. Díky nim jsme dokázali, že tyto látky pomáhají určovat identitu jednotlivých membránových oblastí (domén), měnit jejich fyzikální vlastnosti a plnit roli „majáků“, na něž se specificky vážou cílové proteiny včetně exocystu.

Rostoucí pylové láčky jsou nejen důležité pro oplození vajíčka, ale slouží také jako výborný model pro buněčnou morfogenezi. Pomocí fluorescenčních „značek“, které rozeznávají konkrétní složky buněčných membrán (zde lipid fosfatidylserin), můžeme zkoumat tvorbu a funkci membránových domén se specifickým složením (Potocký et al 2014, Pejchar et al., 2020).