Laboratoř buněčné biologie

Kontakty
Vedoucí skupiny: 
Martin Potocký
Areál: 
Lysolaje
Adresa: 
Rozvojová 263, 165 02 Praha 6 - Lysolaje, Česká republika
E-mail: 
potockyatueb [dot] cas [dot] cz
Tel.: 
+420 225 106 457, +420 225 106 458

Jak rostliny získávají tvar?

Hlavní oblastí našeho zájmu jsou procesy buněčné morfogeneze, tedy způsoby, jakými buňky a v konečném důsledku i celé rostliny určují svůj tvar. Na rozdíl od živočišných buněk nemohou ty rostlinné migrovat. Často nesmírně komplikované tvary rostlin jsou tak pouze výsledkem orientovaného buněčného dělení a orientovaného buněčného růstu.

Aby buňka mohla růst určitým směrem, musí do specifických oblastí (domén) na svém povrchu dopravovat váčky, které obsahují složky buněčné stěny. První kontakt těchto takzvaných sekrečních váčků s cílovou membránou na povrchu buňky zprostředkovává velký proteinový komplex exocyst. Ten jsme v rostlinách objevili a popsali jako první na světě a jeho studium představuje hlavní zaměření laboratoře.

Exocyst: klíčový hráč v životě buňky

Exocyst patří mezi takzvané poutací komplexy. Jeho úkolem je chytit sekreční váčky a opravdu je připoutat k membráně, se kterou následně splývají. Buňka pak přednostně roste v těchto místech – vznikne výběžek či vychlípenina.

Tento způsob růstu je u rostlin velmi častý. Extrémním příkladem jsou kořenové vlásky nebo pylové láčky, kdy se buňka výrazně prodlužuje pouze v jednom směru a vytváří tenké vlákno. Kromě těchto buněk u modelové rostliny huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) zkoumáme funkci exocystu také v evolučně „starých“ rostlinách, jako jsou mechy nebo játrovky.

Pomocí metod cíleného vyřazování genů z funkce a pokročilé mikroskopie jsme ukázali, že komplex exocyst je nezbytný pro život rostlinných buněk a reguluje jak jejich růst, tak dělení (Hála et al., 2008; Synek et al., 2006; Fendrych et al., 2010, 2103).

Poutací proteinový komplex exocyst je nezbytný pro růst a vývoj. Rostliny huseníčku rolního, které mají jednu složku exocystu vyřazenou z činnosti (vpravo), nejsou schopny normálního růstu a umírají. Vlevo je kontrolní rostlina s plně funkčním exocystem.

Poutací proteinový komplex exocyst je nezbytný pro růst a vývoj. Rostliny Arabidopsis thaliana s vyřazenou jednou podjednotkou exocystu (vpravo) nejsou schopny normálního růstu a umírají.

Překvapivým zjištěním bylo, že je rovněž velmi důležitý pro rostlinnou imunitu a pro autofagii – proces, jímž buňka během hladovění „požírá“ své vlastní složky. Rostliny bez plně funkčního exocystu jsou mnohem náchylnější k napadení patogenními mikroorganismy (Kulich et al., 2013; Pečenková et al., 2011).

Odhalujeme tajemství membrán

Společně s bílkovinami, které regulují buněčnou morfogenezi, studujeme i jejich partnery z vnitrobuněčných membrán – záporně nabité sloučeniny ze skupiny fosfolipidů.

Vyvinuli jsme mikroskopické senzory pro detekci speciální třídy fosfolipidů v živých buňkách. Díky nim jsme dokázali, že tyto látky pomáhají určovat identitu jednotlivých membránových oblastí (domén), měnit jejich fyzikální vlastnosti a plnit roli „majáků“, na něž se specificky vážou cílové proteiny včetně exocystu.

Rostoucí pylové láčky jsou nejen důležité pro oplození vajíčka, ale slouží také jako výborný model pro buněčnou morfogenezi. Pomocí fluorescenčních „značek“, které rozeznávají konkrétní složky buněčných membrán (zde lipid fosfatidylserin), můžeme zkoumat tvorbu a funkci membránových domén se specifickým složením.Rostoucí pylové láčky jsou nejen důležité pro oplození vajíčka, ale slouží také jako výborný model pro buněčnou morfogenezi. Pomocí fluorescenčních „značek“, které rozeznávají konkrétní složky buněčných membrán (zde lipid fosfatidylserin), můžeme zkoumat tvorbu a funkci membránových domén se specifickým složením (Potocký et al 2014).

Molekulární detaily interakcí mezi proteiny a membránami, které jsou důležité pro jejich funkci, studujeme i pomocí počítačových simulací molekulové dynamiky (Pleskot et al., 2012, 2015).

Pracovníci: 

vedoucí skupiny
vedoucí vědecký pracovník

vědecký pracovník

vědecký asistent

laborant

emeritus

Výzkumné projekty: 
Počet grantů/projektů: 13
Publikace: 
Počet publikací: 101

2019

2018