Mis on Plasmodesmata?

Plasmodesmata on õhuke kanal taimerakkude kaudu, mis võimaldab neil suhelda.

Taimerakud erinevad loomarakkudest mitmel viisil, seda nii mõnegi sisemise sisemise poolest organellid ja asjaolu, et taimerakkudel on rakuseinad, kus loomarakkudel pole. Kaks rakutüüpi erinevad ka selle poolest, kuidas nad üksteisega suhtlevad ja molekulide ümberpaigutamisel.

Plasmodesmata (ainsuse vorm: plasmodesma) on rakkudevahelised organellid, mida leidub ainult taime- ja vetikarakkudes. (Loomarakku "ekvivalendiks" nimetatakse vahe ristmik.)

Plasmodesmata koosneb pooridest ehk kanalitest, mis asuvad üksikute taimerakkude vahel ja ühendavad taime sümplastilist ruumi. Neid võib nimetada ka "sildadeks" kahe taimeraku vahel.

Plasmodesmata eraldavad välimist rakumembraanid taimerakkudest. Rakke eraldavat tegelikku õhuruumi nimetatakse desmotubuliks.

Desmotuubulil on jäik membraan, mis kannab kogu plasmodesma pikkust. Tsütoplasma asub rakumembraani ja desmotubuli vahel. Terve plasmodesma on kaetud sile endoplasmaatiline retikulum ühendatud rakkudest.

Plasmodesmata moodustub taime arengu käigus rakkude jagunemisel. Need tekivad siis, kui emarakkude sileda endoplasmaatilise retikulumi osad jäävad äsja moodustunud lõksu taimerakk seina.

Primaarsed plasmodesmaadid moodustuvad, samal ajal moodustuvad ka rakusein ja endoplasmaatiline retikulum; sekundaarsed plasmodesmaadid moodustuvad hiljem. Sekundaarsed plasmodesmaadid on keerukamad ja neil võivad olla erinevad funktsionaalsed omadused läbitavate molekulide suuruse ja olemuse osas.

Plasmodesmata mängib rolli nii raku kommunikatsioonis kui ka molekulide translokatsioonis. Taimerakud peavad koos töötama mitmerakulise organismi (taim) osana; teisisõnu peavad üksikud rakud töötama ühise hüvangu nimel.

Seetõttu on rakkude vaheline suhtlus taimede ellujäämiseks ülioluline. Taimerakkude probleem on karm, jäik rakusein. Suurematel molekulidel on raske rakuseina tungida, mistõttu on vajalikud plasmodesmaadid.

Plasmodesmata seob kudede rakke üksteisega, seega on neil funktsionaalne tähtsus kudede kasvu ja arengu jaoks. Teadlased täpsustatud 2009. aastal et suuremate elundite areng ja kujundus sõltusid transkriptsioonifaktorite (valgud, mis aitavad RNA-d DNA-d muundada) transpordist läbi plasmodesmata.

Kui varem arvati, et Plasmodesmata on passiivsed poorid, mille kaudu toitained ja vesi liikusid, siis nüüd on teada, et sellega on seotud aktiivne dünaamika.

Leiti, et aktiinistruktuurid aitavad transkriptsioonifaktoreid ja isegi neid teisaldada taimeviirused läbi plasmodesma. Täpset mehhanismi, kuidas plasmodesmata toitainete transporti reguleerib, pole hästi teada, kuid on teada, et mõned molekulid võivad põhjustada plasmodesma kanalite laiemat avanemist.

Fluorestsentssondid aitasid leida, et plasmodesmaalse ruumi keskmine laius on umbes 3-4 nanomeetrit. See võib varieeruda taimeliikide ja isegi rakutüüpide vahel. Plasmodesmata võib isegi olla võimeline muutma oma mõõtmeid väljapoole, nii et suuremaid molekule saab transportida.

Taimeviirused võivad liikuda läbi plasmodesmata, mis võib olla taime jaoks problemaatiline, kuna viirused võivad ringi liikuda ja kogu taime nakatada. Viirused võivad isegi olla võimelised manipuleerima plasmodesma suurusega, nii et suuremad viiruseosakesed saaksid liikuda.

Teadlaste arvates on suhkru molekul, mis kontrollib plasmodesmaalse pooride sulgemise mehhanismi, kallosoos. Vastusena päästikule nagu patogeeni sissetungija ladestub kallioos rakuseinas plasmodesmaalse pooride ümber ja poor sulgub.

Kutsutakse geen, mis annab käsu callose sünteesimiseks ja deponeerimiseks CalS3. Seetõttu on tõenäoline, et plasmodesmaatihedus mõjutab indutseeritud takistuse vastus patogeenide rünnakule taimedes.

See idee sai selgeks, kui avastati, et valk nimega PDLP5 (plasmodesmata paiknev valk 5) põhjustab salitsüülhappe tootmist, mis suurendab kaitsereaktsiooni taime patogeensete bakterite rünnaku vastu.

Aastal 1897 märkas Eduard Tangl plasmodesmaatide esinemist sümplasmas, kuid alles 1901. aastal, kui Eduard Strasburger nimetas neid plasmodesmattideks.

Loomulikult võimaldas elektronmikroskoobi kasutuselevõtt plasmodesmatad lähemalt uurida. 1980ndatel võisid teadlased uurida molekulide liikumist läbi plasmodesmaatide fluorestsentssondide abil. Kuid meie teadmised plasmodesmata struktuurist ja funktsioonist on algelised ning enne, kui kõik on täielikult mõistetud, tuleb teha rohkem uuringuid.

Edasised uuringud olid pikka aega takistatud, kuna plasmodesmaadid on rakuseinaga nii tihedalt seotud. Teadlased on püüdnud plasmodesmata keemilise struktuuri iseloomustamiseks rakuseina eemaldada. 2011. aastal see saavutatining leiti ja iseloomustati palju retseptori valke.