Na nalezení proteinového „převozníka“, který dopravuje rostlinné hormony brassinosteroidy z vnitřku buňky ven, se podílel Miroslav Kvasnica z Laboratoře růstových regulátorů, společného pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR.

Objev je průlomem v dosud velmi neúplných znalostech o pohybu těchto hormonů rostlinou. V budoucnu může mít praktický význam pro šlechtění výnosnějších a odolnějších plodin. Výsledky výzkumu publikoval jeden z nejlepších vědeckých časopisů Science.

Stejně jako zvířata a lidé, také rostliny mají své hormony – látky, které i v nízkých koncentracích regulují růst a vývoj organismu a jeho fyziologické reakce na různé podněty.

Důležitou skupinou rostlinných hormonů jsou brassinosteroidy. Ovlivňují mnoho zásadních procesů: dělení a prodlužování buněk, ohyb stonků a kořenů v reakci na světlo či gravitaci, vývoj vodivých pletiv, pohlavní rozmnožování i odpovědi na nepříznivé podmínky prostředí, jako jsou horko, chlad a sucho.

Miroslav Kvasnica a semenáčky huseníčku rolního, který byl ve studii použit jako pokusná rostlina. Foto: Ota Blahoušek.

Už z tohoto výčtu je zřejmé, že výzkum brassinosteroidů má velký praktický význam. Informace o jejich působení na rostliny bychom mohli v budoucnu využít třeba při šlechtění nových odrůd plodin, které budou lépe růst nebo budou odolnější vůči stresům. Od objevu brassinosteroidů v sedmdesátých let minulého století o nich vědci nashromáždili mnoho poznatků.

Poměrně dobře již známe jejich fyziologické účinky i biochemické reakce, jimiž v rostlinách vznikají. Podařilo se zmapovat molekulární pochody, které spouštějí v buňkách. Naprostou záhadou však zůstával transport těchto hormonů – tedy to, jak se pohybují v těle rostliny.

Teprve nedávno začali vědci přicházet záhadě na kloub. Nemalou zásluhu na tom má Laboratoř růstových regulátorů, společné pracoviště Ústavu experimentální botaniky AV ČR a Univerzity Palackého v Olomouci. V laboratoři totiž působí tým vedený Miroslavem Kvasnicou a Janou Oklešťkovou, který se dlouhodobě zabývá fyziologií, chemií a analýzou brassinosteroidů.   

Členové olomoucké skupiny se v posledních několika letech podíleli na třech mezinárodních projektech, které posunuly znalosti o transportu těchto hormonů výrazně kupředu. Studie z roku 2021 odhalila, že brassinosteroidy nebo meziprodukty jejich tvorby se ve špičce kořene pohybují z buňky do buňky. Výzkum publikovaný v roce 2023 pak ukázal, že tento typ pohybu se uskutečňuje miniaturními kanálky zvanými plasmodesmata.

Stále však zůstávala nevyřešena jiná otázka: Jak se brassinosteroidy dostávají z buněk, kde vznikají, do mezibuněčných prostorů, kde působí?

Kvetoucí huseníček rolní. Foto: Ota Blahoušek.

Odpověď přinesla studie, kterou nyní zveřejnil jeden z nejprestižnějších vědeckých časopisů Science. Odborníci z Číny, Belgie a ČR jako první na světě identifikovali protein, který se nachází na povrchu buňky a přenáší molekuly brassinosteroidů směrem ven. Součástí týmu byl také Miroslav Kvasnica z Laboratoře růstových regulátorů, který se dlouhodobě věnuje chemické přípravě brassinosteroidů a chemicky příbuzných látek.

„V rámci tohoto výzkumu bylo též nutné zjistit, zda transportní protein selektivně přepravuje pouze hormonálně aktivní brassinosteroid, nebo i sloučeniny, z nichž se hormon v buňkách tvoří (prekurzory), případně další rostlinné steroidy. Látky, které jsem se svým týmem připravil, pomohly potvrdit, že transport je skutečně selektivní,“ objasňuje doktor Kvasnica svůj podíl na projektu.

Objev vůbec prvního „převozníka“ brassinosteroidů je velkým úspěchem. Překvapivá je ovšem jeho totožnost: o tomto proteinu, označovaném ABCB19, se totiž už delší dobu ví, že přenáší jiný důležitý rostlinný hormon – auxin. Jak se ABCB19 obrazně řečeno rozhoduje, který hormon bude transportovat, vědci zatím neví. Je zřejmé, že ve výzkumu brassinosteroidů se můžeme těšit na další zajímavá zjištění. A vědci z Olomouce budou jistě u toho.

* * *

Odkaz na článek:

Ying W, et al. (2024): Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export. Science 383: eadj4591.

DOI: 10.1126/science.adj4591