Do nejprestižnějšího časopisu v oblasti rostlinných věd, Annual Review of Plant Biology, pronikli vědci z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH). V přehledovém článku shrnuli výzkum mitogenem aktivovaných proteinkináz (MAPK) a popsali roli těchto významných enzymů v rostlinách. Problematikou se odborníci z oddělení buněčné biologie zabývají dlouhodobě. Poznatky získané na modelové rostlině Arabidopsis thaliana využívají i při výzkumu na vojtěšce či ječmeni.
„V tomto časopise mohou vědci publikovat jen na základě pozvání a podaří se jim to tak dvakrát, výjimečně třikrát za život. Editoři si velmi přísně vybírají a konkurence je velká. Špičkoví autoři vždy shrnují vlastní výzkum za patnáct až dvacet let. Proto nás velmi potěšilo, když jsme pozvání získali. Publikovali jsme velmi komplexní článek, jen jeho příprava trvala déle než rok. Je to určitý milník v kariéře i ocenění celé laboratoře,“ uvedl vedoucí oddělení a hlavní autor článku Jozef Šamaj, jenž se MAPK věnuje zhruba dvě desetiletí.
MAPK jsou fosforylační enzymy, které se účastní širokého spektra pochodů v rostlinných, živočišných i lidských buňkách. Tím, že regulují buněčný cyklus, mají význam i při léčbě rakoviny. V rostlinách se podílejí na řadě vývojových procesů počínaje vývojem semen, embrya, pylu, květů, přes vývoj listů, stonku až po vývoj kořenů či hlízek. Na druhé straně umějí velmi rychle reagovat na změny životního prostředí i různé druhy stresů, jako jsou například choroby, napadení škůdci, sucho či další klimatické vlivy. Olomoučtí výzkumníci s MAPK za pomoci různých metod molekulární buněčné biologie pracují na více úrovních.
„Snažíme se tyto enzymy lokalizovat uvnitř buněk, k čemuž využíváme několik modelů. Základem je modelová rostlina huseníček rolní (Arabidopsis thaliana), ale pracujeme i na zemědělských plodinách, především vojtěšce a ječmeni. Sledujeme, jakou roli MAPK hrají při vývoji rostlin, zda jsou s nimi rostliny odolnější, jak čelí stresu a přežívají v různých životních podmínkách,“ přiblížil výzkum profesor Šamaj.
Podle něj výzkum na toto téma za sledované období velmi pokročil, což souvisí i s enormním vývojem mikroskopie. „Díky pokročilé mikroskopii dokážeme jít mnohem hlouběji na úroveň nanostruktur v buňce. Dalším zlomem je, že jsme postoupili od fixovaných vzorků k živým a dokonce celým rostlinám. Zatímco dříve jsme museli rostlinu zafixovat a MAPK jsme dokázali vymezit jen v kořenové špičce, nyní enzym umíme lokalizovat v kterékoliv živé buňce v rámci celé rostliny v různých vývojových stádiích. To je otázka posledních zhruba pěti let, dříve to bylo nemyslitelné,“ objasnil rostlinný biolog.
Vědci také dokáží simulovat stresové podmínky u rostlin a pomocí superrozlišovací mikroskopie v kontrolovaných podmínkách sledovat odezvu MAPK uvnitř rostlinných buněk.
„Troufám si tvrdit, že v tomto směru je naše pracoviště průkopníkem minimálně v Evropě a patří k předním laboratořím, kde se tyto pokročilé metody využívají. Některé z nich jsme si i sami vyvinuli a ukázali, že přístroje mohou mít větší využití, než pro které byly původně určeny. Na rozdíl od jiných pracovišť, která se věnují zejména huseníčku, se nám daří poznatky přenášet i na plodiny, tedy na vojtěšku a ječmen. Máme již několik vypěstovaných linií, u nichž se snažíme expresi MAPK potlačit, nebo ji naopak zvýraznit. Pak studujeme fenotyp, tedy soubor morfologických a anatomických vlastností těchto rostlin, a můžeme v nich MAPK i lokalizovat,“ doplnil Šamaj.