پلاسمودسم: پل ارتباطی در سلول های گیاهی

پلاسمودسمها ساختارهای اختصاصی در سلول های گیاهی هستند که به عنوان پل های ارتباطی بین سلول ها عمل می کنند. این کانال های نازک به سلول ها اجازه می دهند تا با یکدیگر و با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کنند و مواد را منتقل کنند. تفاوت های قابل توجهی بین سلول های گیاهی و حیوانی وجود دارد، از جمله وجود دیواره های سلولی در گیاهان، که بر نحوه ی ارتباط و انتقال مواد در این دو نوع سلول تأثیر می گذارد. در این محتوا، به بررسی پلاسمودسمها، عملکرد آن ها و تاریخچه ی پژوهش های مرتبط با آن ها خواهیم پرداخت.

پلاسمودسم چیست؟

پلاسمودسمها (به شکل مفرد: پلاسمودسم) ارگانل های بین سلولی هستند که تنها در سلول های گیاهی و جلبکی یافت می شوند. آن ها متشکل از منافذ یا کانال هایی هستند که بین سلول های گیاهی فردی قرار دارند و فضای سمپلاسمی در گیاه را متصل می کنند. این ساختارها می توانند به عنوان "پل هایی" بین دو سلول گیاهی توصیف شوند و به انتقال مواد و اطلاعات بین آنها کمک می کنند.

پلاسمودسمها جداره های خارجی غشای سلولی را می فصلند و فضای هوایی واقعی بین سلول ها به نام دزموتوبول شناخته می شود. دزموتوبول دارای یک غشای سفت است که طول پلاسمودسم را طی می کند و سیتوپلاسم در بین غشای سلولی و دزموتوبول قرار دارد. این ساختارها به وسیله ی شبکه ی اندوپلاسمی صاف سلول های متصل پوشش داده شده اند.

پلاسمودسمها در طول تقسیم سلولی در توسعه گیاه شکل می گیرند، زمانی که بخشی از شبکه ی اندوپلاسمی صاف از سلول های والد در دیواره ی سلولی جدیدی که تشکیل می شود، محبوس می گردد. پلاسمودسمهای اولیه در حین تشکیل دیواره ی سلولی و شبکه ی اندوپلاسمی شکل می گیرند، در حالی که پلاسمودسمهای ثانویه بعداً و با ویژگی های پیچیده تر ایجاد می شوند.

فعالیت و عملکرد پلاسمودسم

پلاسمودسمها نقش های حیاتی در برقراری ارتباط سلولی و انتقال مولکول ها ایفا می کنند. سلول های گیاهی باید به عنوان بخشی از یک ارگانیزم چندسلولی (گیاه) به طور همزمان کار کنند، به این معنا که هر سلول باید برای منفعت کل به خوبی عمل کند. بنابراین ارتباط بین سلول ها برای بقا گیاهان حیاتی است.

یک چالش بزرگ در ارتباط سلولی گیاهی، دیواره ی سلولی سخت و مقاوم است که مانع از نفوذ مولکول های بزرگ تر می شود. در اینجا است که پلاسمودسمها به کار می آیند. آن ها با اتصال سلول های بافت به یکدیگر، اهمیت زیادی در رشد و توسعه بافت دارند.

تحقیقات در سال 2009 نشان داد که رشد و طراحی اندام های اصلی به حمل و نقل عوامل رونویسی (پروتئین هایی که به تبدیل RNA به DNA کمک می کنند) از طریق پلاسمودسم بستگی دارد. در گذشته، تصور می شد که پلاسمودسمها تنها منافذ غیرفعالی هستند که مواد مغذی و آب از آن ها عبور می کنند، اما اکنون مشخص شده است که دینامیک های فعال در این فرآیند نقش دارند.

ساختارهای اکتین کمک می کنند تا عوامل رونویسی و حتی ویروس های گیاهی از طریق پلاسمودسم جابه جا شوند. با این حال، مکانیزم دقیق اینکه چگونه پلاسمودسمها انتقال مواد مغذی را تنظیم می کنند، هنوز به خوبی درک نشده است، اما معلوم شده که برخی مولکول ها می توانند باعث باز شدن بیشتر کانال های پلاسمودسم شوند.

پلاسماودسماها ممکن است در انتقال ویروس های گیاهی نیز نقش داشته باشند که می تواند برای گیاه مشکل ساز باشد، چرا که ویروس ها می توانند در طول گیاه سفر کرده و موجب عفونت شوند. به علاوه، ویروس ها ممکن است بتوانند اندازه ی پلاسمودسم را دستکاری کنند تا ذرات ویروسی بزرگ تر از آن عبور کنند.

پژوهشگران بر این باورند که مولکول قند کنترل کننده ی مکانیزم بستن منافذ پلاسمودسم، کالوز است. در پاسخ به محرکی مانند یک مهاجم پاتوژن، کالوز در دیواره ی سلولی اطراف منفذ پلاسمودسم رسوب می کند و منفذ بسته می شود. ژنی که فرمان تولید و رسوب کالوز را می دهد، CalS3 نام دارد و بنابراین به احتمال زیاد چگالی پلاسمودسم بر پاسخ مقاومت القا شده در برابر حمله پاتوژن ها در گیاهان تأثیر می گذارد.

تاریخچه تحقیقات پلاسمودسم

تاریخچه تحقیقات پلاسمودسم به اوایل قرن بیستم بازمی گردد. در سال 1897، ادوارد تانگل وجود پلاسمودسمها را درون سمپلاسم مشاهده کرد، اما این پدیده تا سال 1901 به نام پلاسمودسم توسط ادوارد اشتراسبورگر شناخته نشد. با ورود میکروسکوپ الکترونی، محققان توانستند به دقت بیشتری پلاسمودسمها را مطالعه کنند و ویژگی های آن ها را بهتر درک کنند.

در دهه 1980، دانشمندان با استفاده از پروب های فلورسانت، قادر به بررسی حرکت مولکول ها از طریق پلاسمودسمها شدند. این پیشرفت های فناوری به پژوهشگران کمک کرد تا مکانیزم های پیچیده ای که در عمل پلاسمودسمها وجود دارد را شناسایی کنند. با این حال، هنوز هم دانش ما از ساختار و عملکرد پلاسمودسمها ابتدائی باقی مانده و پژوهش های بیشتری برای درک کامل این ساختارها لازم است.

پژوهش های بعدی به دلیل ارتباط نزدیک پلاسمودسمها با دیواره ی سلولی یاخته ها با چالش هایی مواجه بود. دانشمندان کوشش کردند تا دیواره ی سلولی را حذف کرده و ساختار شیمیایی پلاسمودسمها را مشخص کنند. در سال 2011، این هدف محقق شد و بسیاری از پروتئین های گیرنده شناسایی و توصیف شدند. این پیشرفت ها به دانشمندان امکان داد تا رفتار پلاسمودسمها و وظایف شیمیایی آن ها را بهتر درک کنند و تأثیر آن ها بر زندگی گیاهان را بررسی نمایند.