Ученые из Университета штата Айова совершили значительный прорыв в области идентификации конкретных белков в отдельных растительных клетках. Профессор Джастин Уолли и научный сотрудник кафедры патологии растений, энтомологии и микробиологии Кристиан Монтес возглавили работу по разработке метода одноклеточной протеомики, или SCP. В дальнейшем разработку можно будет применять в селекции сельхозкультур.
Ученые продемонстрировали возможность использования метода одноклеточной протеомики для характеристики содержимого двух соседних типов корневых клеток Arabidopsis thaliana, растения, которое часто используется в качестве модели для исследований.
Хотя этот метод исследования уже несколько лет используется для изучения отдельных клеток животных, с растениями дело обстоит сложнее из-за структуры их клеточных стенок. Чтобы решить эту проблему, Уолли и Монтес использовали точный метод, при котором клеточные стенки растений растворялись с помощью фермента, что позволяло аккуратно извлечь протопласт, или живой материал, внутри.
Ранее исследования внутренней работы растительных клеток в значительной степени зависели от выборочного анализа, то есть от усреднённого содержания всех клеток. По словам ученых, такие результаты могут быть информативными, но могут и скрывать важные различия между отдельными типами клеток.
В данном случае исследователи смогли количественно оценить более 3000 белков в двух типах клеток. Из них они определили почти 600 белков, которые в большем количестве присутствовали в одном или другом типе клеток. Хотя оба типа клеток содержали одинаковое количество белков, исследование показало, что типы белков в них значительно различались.
Наш метод SCP позволяет идентифицировать различные материалы внутри типов растительных клеток, даже между соседними клетками. Это фундаментальное исследование. Оно даёт платформу для поиска генетических маркеров, которые могут указывать на желаемые (или не очень желаемые) признаки, – важные знания для селекции в будущем»,
- сказал Джастин Уолли.
По словам исследователей, следующие шаги включают увеличение количества анализируемых клеток и применение этого подхода к кукурузе и другим культурам.
Плюсы этого достижения в том, что мы начинаем лучше понимать, что делает каждая клетка и даже как клетки взаимодействуют друг с другом. Белки могут быть подвижными, но подход SCP может помочь определить, откуда они берутся и как клетки взаимодействуют, чтобы использовать их для управления функциями растения и реагировать на различные биологические стимулы»,
- подчеркнул Кристиан Монтес.
Результаты работы ученых были недавно опубликованы в New Phytologist, одном из ведущих журналов в области наук о растениях.