COOLna

Člověk by v pracovně botanika čekal kytičky. V té Vaší ale nevidím ani jedinou…

Mám rostliny moc rád, ale jsem experimentální botanik, takže je většinou při pokusech zahubím. Zajímají mě proteiny uvnitř jejich buněk a k těm se dostanete jen tak, že kytku rozšmelcujete v tekutém dusíku na džus. Z něho se pak biochemickými metodami snažíme dostat k malé frakci, která bude obsahovat proteiny a molekuly ke zkoumání. Někteří kolegové však květinovou výzdobu mají, mě by ale příliš lákala k experimentování.

Tolik Vás zajímá, co je uvnitř?

Svět v rostlinách je naprosto fascinující. Zdálo by se, že když jsou nehybné, budou i jejich buňky nudné patronky bez pohybu. Opak je ale pravdou. Jsou sice na rozdíl od migrujících živočišných buněk po celý svůj vývoj ukotvené na místě v buněčné stěně, ale procesy v nich jsou výrazně rychlejší, než je tomu u živočichů.

Sedmikráska tedy sice neuteče jako myš, ale stejně je v ní rušno.

Ano. Živočišné buňky buněčnou stěnu nemají, a mohou proto velice rychle proměňovat svůj tvar. U rostlin se tvar musí měnit růstem. K tomu je potřeba dělení buněk, které se pojí se spoustou pohybu. Pouhým okem ho samozřejmě nezaznamenáte, ale když se podíváte na úroveň molekul a proteinů, je to lepší než sledovat akční film.

Co tak divokého se při dělení odehrává?

Zatímco buňky živočichů a řas se dělí tak, že se mateřská buňka zaškrtí a vzniknou z ní dvě, u suchozemských rostlin se v průběhu evoluce vyvinul přesně opačný, odstředivý způsob dělení. Jejich buňky se tedy dělí zevnitř ven. Uprostřed nich se vytvoří buněčná přepážka, ta pak roste ke krajům a oddělí dvě dceřiné buňky od sebe. Jako by se ve středu buňky stavěl nový dům. A tento proces má neuvěřitelnou dynamiku.

Takže pomyslné cihličky jen lítají?

Dá se to tak říct. Aby mohla buňka růst, funguje v ní váčkový transport. Ten si můžeme představit jako systém vagónků naložených materiálem, které jezdí po kolejích z místa, kde náklad vzniká, na místo, kde je potřeba. Je to stejné, jako v našem světě: cihly se vyrobí v továrně, dovezou se na stavbu a tam se začnou skládat. Vagónky putují do všech směrů, když se ale buňka dělí, celá mašinérie se musí přesměrovat do středu. K tomu však musí dostat signál. Ten mají na starosti lipidy, které fungují jako takové majáky.

Zablikají a vagónky vyrazí na stavbu?

V podstatě ano. Ve skutečnosti samozřejmě nesvítí, ale jejich fyzikálně-chemické vlastnosti zajistí, že si jich vagónky všimnou. Klasický lipid má dvě nožičky, jež nemají rády vodu, a hlavičku, která ji naopak zbožňuje. Jako majáky fungují pouze lipidy s výraznou hlavou a velkým elektrostatickým nábojem. Zatím ale nevíme, jak je zrovna napadne, že vyšlou signál vagónkům, ať rychle mažou do středu. Ve znalostech o průběhu dělení jsou totiž stále překvapivě velké mezery…

A ty se snažíte doplnit.

Rádi bychom. S mým týmem se zabýváme hlavně buněčnou přepážkou, což je zásadní biologická struktura, bez níž by suchozemské rostliny nerostly. Kdybychom totiž zabránili jejímu vzniku, buňky by se nerozdělily. Při stavbě přepážky se musí potkat tři hlavní hráči, kteří umožňují buňkám růst: lipidy, polysacharidy a proteiny. My se snažíme rozkrýt a popsat, jak přesně spolu interagují a jak to celé probíhá z hlediska času a prostoru.

Zjišťujete tedy, kdy a kde se jednotliví hráči do akce vloží.

Ano. Buněčnou přepážku používáme jako hřiště pro studium vztahů mezi konkrétními aktéry. Chceme odhalit, jaký protein do děje nastoupí jako první, kdy se tam začne vyskytovat určitý polysacharid, které z tisíců typů lipidů u dělení figurují… Když se vrátím k analogii stavby domu, zjišťujeme v podstatě, jaká firma vylévá základy, kdo má na starosti obvodové zdi a kdo zase střechu. Zajímá nás třeba také, proč přepážka vypadá jako palačinka, přestože lipidy mají spíš sklony tvořit kulovité tvary. A jestli onu placičku drží pohromadě nějaké proteiny.

Jako takové lešení?

Předpokládáme, že v ní něco tímto způsobem funguje. Chceme zkrátka vytvořit podrobnou 4D mapu vzniku buněčné přepážky, která unikátní dynamiku dělení rostlin objasní. Tím čtvrtým rozměrem je čas. Ideálně by pak existovala databáze pro kolegy vědce, z níž by si mohli stáhnout snímek dělení v určitém časovém úseku. Vyčetli by z něj třeba, jaké jsou tam v danou chvíli proteiny a jakou mají zrovna funkci.

K čemu jim to poslouží?

Když budeme chápat, kdo jsou klíčoví aktéři dělení a jak fungují proteinové komplexy, můžeme si dát během šlechtění pozor, abychom je neztratili. Také můžeme podpořit dělení a zvýšit výnosy zemědělských plodin. Pokud budeme rozumět základním mechanismům na úrovni buněk, budeme schopni vytvořit i odolnější rostliny.

Takové, na které člověk šlápne, ale ony vesele pokvetou dál?

Spíš takové, které se lépe ubrání patogenům. Když se totiž třeba do rajčete snaží prorůst houba, vyšle rostlina stejnou mašinérii vagónků, která se podílí na dělení, do místa napadení. Okamžitě tam začne stavět novou stěnu, mechanickou bariéru, aby útoku zabránila. Díky znalostem o stěžejních hráčích tohoto procesu budeme schopni vytvořit rostlinu, která bude mít obranný mechanismus ještě rychlejší. Mimochodem, ve chvílích napadení se v rostlině dějí scény jako vystřižené ze Star Wars.

Vážně?

Rostlina začne tvořit nové obranné proteiny. Napadená buňka posune celé své jádro k místu infekce, aby tyto proteiny měly k patogenu blíž, a mohly tak rostlinu lépe chránit. Když tím houbu neodradí, spustí proteiny produkci reaktivních forem kyslíku, které se snaží proděravět buňky patogenu, aby vytekly. Dá se to přirovnat ke střílení. Děravá buňka není schopna přežít a rostlina ji zahubí. Když je nejhůř, může dokonce rajče spáchat sebevraždu vlastních buněk kolem místa napadení a houba díky tomu třeba odpadne, což zabrání infekci v postupu.

Úplně Vám při vyprávění svítí oči. Jako byste tu bitvu zrovna sledoval.

Mám rád sci-fi a asi i díky tomu mám velkou představivost. Ale hlavně mě rostlinné buňky neuvěřitelně baví. Nedovedu si představit, že bych dělal něco jiného. Je to moje vášeň.

Roman Pleskot