Cosa sono i Plasmodesmata?

I plasmodesmati sono un canale sottile attraverso le cellule vegetali che consente loro di comunicare.

Le cellule vegetali differiscono in molti modi dalle cellule animali, sia in termini di alcuni dei loro interni organelli e il fatto che le cellule vegetali abbiano pareti cellulari, mentre le cellule animali no. I due tipi di cellule differiscono anche nel modo in cui comunicano tra loro e nel modo in cui traslocano le molecole.

I plasmodesmati (forma singolare: plasmodesma) sono organelli intercellulari che si trovano solo nelle cellule delle piante e delle alghe. (La cellula animale "equivalente" si chiama giunzione gap.)

I plasmodesmata sono costituiti da pori o canali, che si trovano tra le singole cellule vegetali e collegano lo spazio simpplastico nella pianta. Possono anche essere definiti come "ponti" tra due cellule vegetali.

I plasmodesmata separano l'esterno membrane cellulari delle cellule vegetali. Lo spazio aereo effettivo che separa le cellule è chiamato desmotubulo.

Il desmotubulo possiede una membrana rigida che corre per la lunghezza del plasmodesma. Il citoplasma si trova tra la membrana cellulare e il desmotubulo. L'intero plasmodesma è coperto dal reticolo endoplasmatico liscio delle celle collegate.

I plasmodesmati si formano durante la divisione cellulare dello sviluppo delle piante. Si formano quando parti del reticolo endoplasmatico liscio delle cellule madri rimangono intrappolate nella nuova formazione cellula vegetale parete.

Plasmodesmata primari si formano mentre si formano anche la parete cellulare e il reticolo endoplasmatico; plasmodesmati secondari si formano successivamente. I plasmodesmati secondari sono più complessi e possono avere proprietà funzionali diverse in termini di dimensioni e natura delle molecole in grado di attraversare.

I plasmodesmati svolgono ruoli sia nella comunicazione cellulare che nella traslocazione delle molecole. Le cellule vegetali devono lavorare insieme come parte di un organismo pluricellulare (la pianta); in altre parole, le singole cellule devono lavorare a beneficio del bene comune.

Pertanto, la comunicazione tra le cellule è cruciale per la sopravvivenza delle piante. Il problema con le cellule vegetali è la parete cellulare dura e rigida. È difficile per le molecole più grandi penetrare nella parete cellulare, motivo per cui sono necessari i plasmodesmati.

I plasmodesmati collegano le cellule dei tessuti tra loro, quindi hanno un'importanza funzionale per la crescita e lo sviluppo dei tessuti. ricercatori chiarito nel 2009 che lo sviluppo e la progettazione dei principali organi dipendevano dal trasporto di fattori di trascrizione (proteine ​​che aiutano a convertire l'RNA in DNA) attraverso i plasmodati.

In precedenza si pensava che i plasmodesmati fossero pori passivi attraverso i quali si muovevano i nutrienti e l'acqua, ma ora si sa che sono coinvolte dinamiche attive.

Strutture di actina sono state trovate per aiutare a spostare i fattori di trascrizione e persino virus delle piante attraverso il plasmodesma. L'esatto meccanismo di come i plasmodesmati regolano il trasporto di nutrienti non è ben compreso, ma è noto che alcune molecole possono causare l'apertura più ampia dei canali del plasmodesma.

Le sonde fluorescenti hanno aiutato a scoprire che la larghezza media dello spazio plasmodesmico è di circa 3-4 nanometri. Questo può variare tra specie vegetali e persino tipi di cellule, tuttavia. I plasmodesmata possono anche essere in grado di alterare le loro dimensioni verso l'esterno in modo da poter trasportare molecole più grandi.

I virus delle piante possono essere in grado di muoversi attraverso i plasmodesmata, il che può essere problematico per la pianta poiché i virus possono viaggiare e infettare l'intera pianta. I virus possono anche essere in grado di manipolare le dimensioni del plasmodesma in modo che le particelle virali più grandi possano spostarsi.

I ricercatori ritengono che la molecola di zucchero che controlla il meccanismo di chiusura del poro plasmodesmico sia callosa. In risposta a un innesco come un invasore patogeno, il callo si deposita nella parete cellulare attorno al poro plasmodimale e il poro si chiude.

Viene chiamato il gene che dà il comando per la sintesi e il deposito del callosio CalS3. Pertanto, è probabile che la densità dei plasmodesmati possa influenzare il risposta alla resistenza indotta all'attacco di agenti patogeni nelle piante.

Questa idea è stata chiarita quando è stato scoperto che una proteina, chiamata PDLP5 (proteina 5 localizzata dai plasmodesmati), provoca la produzione di acido salicilico, che migliora la risposta di difesa contro l'attacco batterico patogeno delle piante.

Nel 1897, Eduard Tangl notò la presenza dei plasmodesmata all'interno del symplasm, ma non fu fino al 1901 quando Eduard Strasburger li chiamò plasmodesmata.

Naturalmente, l'introduzione del microscopio elettronico ha permesso di studiare più da vicino i plasmodesmata. Negli anni '80, gli scienziati hanno potuto studiare il movimento delle molecole attraverso i plasmodesmata usando sonde fluorescenti. Tuttavia, la nostra conoscenza della struttura e della funzione dei plasmodesm rimane rudimentale, e prima che tutto sia compreso è necessario svolgere ulteriori ricerche.

Ulteriori ricerche sono state a lungo ostacolate perché i plasmodesmati sono associati così da vicino alla parete cellulare. Gli scienziati hanno tentato di rimuovere la parete cellulare per caratterizzare la struttura chimica dei plasmodesmata. Nel 2011, questo è stato realizzatoe sono state trovate e caratterizzate molte proteine ​​del recettore.