«Выяснение механизма, с помощью которого сигналы внутри корня контролируют активность стволовых клеток, имеет значение для общей работы регуляции стволовых клеток у растений и людей», — сказал Лоукс. Он также пояснил, что это позволит ученым изучить, как рост растений адаптируется к различным условиям окружающей среды, добавив, что «это увлекательная область исследований в эпоху изменения климата».
Из всех клеток растений и животных плюрипотентные стволовые клетки являются наиболее многофункциональными. При делении они производят дочерние клетки двух типов: одни становятся новыми стволовыми клетками, а другие дифференцируются, чтобы заменить ткань или сформировать новые органы. Чтобы поддерживать свои стволовые клетки, организм генерирует сигналы, которые блокируют дифференцировку внутри особых ниш стволовых клеток. Эти ниши — единственное место, где могут существовать стволовые клетки.
Например, стволовые клетки крови находятся в костном мозге.Группа исследователей Лаукса ранее обнаружила фактор транскрипции WOX5, который необходим для генерации сигналов в клетках покоящегося центра корня. Однако до сих пор остается неясным, какова его точная роль.
Команда Лаукса изучила стволовые клетки в модельном организме растения арабидопсис, или каменного кресс-салата, который является частью семейства растений Brassicaceae, включая горчицу и капусту. Однако исследования уже показали, что многие из этих результатов также применимы к таким культурам, как рис. Когда сигнал WOX5 попадает в стволовые клетки через поры, он связывается с конкретными последовательностями ДНК, промоторами генов-мишеней и рекрутирует фермент через так называемый адаптерный белок.
Этот фермент изменяет белковую оболочку ДНК, хроматин, в результате чего соответствующий ген становится нечитаемым.Но почему WOX5 выключает свой целевой ген CDF4 в стволовых клетках?
Команда исследователей Лаукса показала, что функция CDF4 заключается в инициации дифференцировки дочерних клеток стволовых клеток. Если концентрация белка CDF4 в стволовых клетках будет слишком высокой, стволовые клетки также будут вынуждены дифференцироваться, и растение должно будет остановить рост корней. Когда концентрация WOX5 достаточно высока, ниша стволовых клеток способна поддерживать плюрипотентные стволовые клетки.
Когда концентрация WOX5 низкая, концентрация CDF4 повышается, и клетки дифференцируются в ткань корня. Этот баланс является секретом жизнедеятельности ниши стволовых клеток.