细胞,基因& Molecules Español. 视频博客

植物线粒体的“社交网络”

植物线粒体使用社交网络互相互动,以共享其正常运作的重要信息。

此帖子也可提供: Español.

在看似静态植物的细胞内部是动机细胞器的充满活力的群体。数百个线粒体,细胞的能量提供者,在自己的个人旅程中迈出,并在他们走的时候互相互动。他们采取措施探索其本地蜂窝面积,并在细胞中使用“高速公路”(肌动蛋白蛋白质制成的长丝)快速行进。虽然这一议案在多年来一直很好地表征,但神秘仍然存在:为什么植物投资能源在移动这些动力露仓时?

在表面上,植物线粒体有一个不可能的任务。一方面,他们很高兴见面。它们可以在持续的合作中保险和交换线粒体DNA(MTDNA),蛋白质和其他化学品,这是对植物很重要的。当这种共享受到损害时,例如通过机器中的突变负责,植物生长迅速,绿色较少,并且可能是无菌和体验其他问题。另一方面,线粒体逗留了很好。通过细胞的线粒体甚至均匀,可确保均匀的能量供应,限制局部损坏的损伤化学品,并允许线粒体与其他蜂窝机构见面。我们认为线粒体运动可能是一种让世界两全其美的方式 允许偶尔的聚会,但也保持线粒体在细胞中扩散良好。但要探索这个想法,我们需要了解真正的植物线粒体如何移动,以及不同类型的运动如何有助于解决这个权衡。

我们如何在植物细胞内达到这些社区?让我们从线粒体的举动方式开始。在伯明翰大学的实验室(我们集团位于卑尔根大学但我们是国际!),我们使用活细胞激光显微镜观察线粒体的线粒体 拟南芥 是一个最喜欢的实验室实验植物。 David Logan教授,塑造了植物线粒体动态的领域,使我们提供了一系列植物,其中荧光蛋白与其线粒体相关。由此,我们可以拍摄线粒体动态的视频,如下面的次髓内细胞(早期茎)的下面的时间流逝。

单株植物细胞,具有线粒体(绿色)在细胞表面旁边的细胞溶质层中移动。红色的轮廓是显示细胞壁的污渍。细胞中心的叶绿体以红色标记。

从这些视频中,我们可以使用算法跟踪所有单个线粒体的位置随着时间的推移。然后,计算机报告它们的速度,它们移动的角度,它们之间的距离以及它们覆盖的区域。

这种运动如何影响他们满足和分享内容的能力?答案来自A可能令人惊讶的观点 社交网络。社交网络描述了个人之间的互动 通常是人,但我们将这个想法应用于线粒体。当一个线粒体在另一个小距离内(典型线粒体长度的微米)时,我们记录“遇到”。这些“遇到”为线粒体提供了融合和交换内容和遗传信息的机会。随着时间的推移,这些遭遇积聚,可以表示为“社会”网络的人口。网络中的节点是单独的线粒体,它们之间的边缘对应于这些细胞器之间的遇到。因为这样的网络理论是如此开发,我们可以使用已建立的理论来帮助我们回答我们的问题,包括:这种细胞中的个人有多合适的人?线粒体形式的“Cliques”(紧密编织社会群体)?线粒体之间有多少“社会”变异?这些网络在传递信息时有多少?

从单个植物细胞(蓝斑,线粒体;白线,遭遇)中,从单个线粒体的遭遇构建的网络示例

我们建立了这些网络 拟南芥 幼苗,并将它们与各种计算机模拟进行了比较,以探索植物在理论上可以用不同的线粒体运动实现的内容。这些模拟表明,行走的根尖确实:线粒体之间的紧张率均匀地蔓延和高度社会连​​接。即使在模拟中,也没有植物细胞可以同时实现。但随着时间的推移,我们发现植物细胞采用了这种张力的分辨率,而不是我们的模拟的任何张力。这些社交网络的“效率” 衡量个人可以在个人之间共享内容的措施 与理论行为相比,显着高。这表明植物线粒体的动态已经进化以有效地分享内容 在不牺牲他们甚至通过细胞的蔓延,因此他们提供均匀能量供应的能力,避免局部增加破坏性化学品,并满足其他蜂窝机械。

为了支持这些发现,我们看着突变体中的线粒体 拟南芥 线叫 友谊赛 (如此命名,因为在这种植物线中,线粒体变得非常“友好”,保持较长的时间,这使得细胞中的线粒体甚至蔓延)。 Logan教授还创建并为我们提供了这一行的植物。在这些植物中,聚集的线粒体形成紧密连接的群体,其最初不符合其他簇,因此限制了它们的共享信息的能力。但有趣的是,对社会物理分辨率的这一挑战并未随着时间的推移而被延续。我们观察到,非常社会(流行的)线粒体从集群到集群,集团到集团,连接这些社区,并最终将整体网络与非突变案件相似的效率。

观察这些动态细胞器的社会连接有助于我们发现线粒体必须处理的权衡,并表明他们使用了他们的显着动作,以最好的方式物理(用于均匀的能量交付)和在需要时,令人兴奋的(允许有益的内容交换)。前进,我们在植物新陈代谢(其中线粒体定位与其他细胞器中的串扰形状,对光合作用和光素而导致的串扰)和遗传学(其中线粒体交易所影响MTDNA的维护和遗传而导致串扰)。这些主题具有基本的生物利益和农业重要性,因为植物新陈代谢为世界喂养,而MTDNA特征在杂交作物生产中发挥着重要作用。

有关更多信息,并且更丰富多彩地看待植物线粒体世界,退房 www.mitochondriamove.com.,并在这里阅读这份工作的论文: //www.cell.com/cell-systems/fulltext/S2405-4712(21)00133-2 


乔安娜和Iain对跨越生活的动态,遗传和演化感兴趣,特别是在植物中。 Iain铅的随机生物学群,适用于实验数据和建模方法的混合,以了解复杂和随机生物系统。乔安娜是伯明翰大学的博士生,英国和狂热的科学沟通者。 Iain是挪威卑尔根大学的副教授。跟着乔安娜, @CuSteckisci. 和iain, @mitomaths. ,在Twitter上并在此处了解有关随机生物学组的更多信息: //org.uib.no/stochasticbiology/people.html。您可以在此处找到更多视频在其YouTube频道上的视频: //www.youtube.com/channel/UCp-q3_8CbR2Lh5PcaCYSfNQ.

发表评论

本网站使用AkisMet减少垃圾邮件。 了解如何处理评论数据.