Switchen van 2D naar 3D
Het leven zoals we dat kennen is in 3D. Dus toen een internationale groep onderzoekers een gen vonden die een rol lijkt te hebben in de transitie van 2D naar 3D waren ze logischerwijs opgewonden.
De omschakeling van 2D leven naar 3D leven was een essentieel onderdeel van de kolonisatie van land door planten. In essentie is het onderdeel van de fundering van het leven zoals we dat op dit moment kennen. Dit gebeurde allemaal zo’n 470 miljoen jaar geleden.
Dus het is begrijpelijk dat onderzoekers meer willen weten hoe planten switchen van groeien in 2D naar groeien in 3D. Om dit te onderzoeken maken onderzoekers gebruik van het mos Physcomitrium patens. Dit mos heeft een 2D groeifase die oneindig door kan gaan, en een 3D groeifase die het gebruikt om zich voort te planten maar niet nodig is om te overleven.
Raar uitziende eiwitten
Toch begon dit onderzoek niet met het analyseren van deze overgang. De onderzoekers begonnen met het bestuderen van de in het mos aanwezige MAPK eiwitten, deze voegen een fosfaat groep toe aan de eiwitten die ze reguleren. Terwijl ze die aan het karakteriseren waren struikelde ze over twee raar uitziende eiwitten. Deze eiwitten waren groter. Maar toen de onderzoekers ze goed bestudeerde zagen ze dat deze MAPK eiwitten gefuseerd waren met zogenaamde NATD eiwitten, die een acetyl groep toevoegen aan de eiwitten die ze reguleren.
Logischerwijs wilde de onderzoekers uitzoeken wat deze fusie eiwitten, die ze RAK1 en 2 noemde, doen. Daarom verwijderde de onderzoekers de eiwitten. Mos zonder RAK2 overleefde het niet, maar mos zonder RAK1 wel.
Bij bestudering van die RAK1 missende mosplanten zagen de onderzoekers dat deze minder 3D knoppen vormde. Inzoomend zagen ze dat de ontwikkeling van deze knoppen stopte op het moment dat de deling veranderde van een 2D richting in een 3D richting. Suggererend dat RAK1 nodig is voor deze verschuiving van 2D naar 3D.
Geen universele schakelaar
Nu was de vraag wat doet RAK1 nu precies. Nu is RAK1 een fusie eiwit van twee soorten eiwitten die allebei andere eiwitten modificeren om hun activiteit te reguleren. De onderzoekers vonden dat RAK1 beide modificaties kon doen. Zowel het toevoegen van een fosfaat groep als het toevoegen van een acetyl groep. En terwijl de onderzoekers veel eiwitten vonden in RAK1 missende mosplanten met een ander modificatie dan in mosplanten met RAK1, denken ze niet dat RAK1 ze allemaal modificeert. Enkel een handvol goed geplaatste eiwitten kunnen als begin punt functioneren, waarbij deze eiwitten weer de modificatie van de andere eiwitten beïnvloeden.
Dus in mos reguleert RAK1 de eiwitten betrokken bij het switchen van een 2D celdeling oriëntatie naar een in 3D. Maar hoe zit het in andere 3D planten? Dat is precies waar de opwinding stopt, de onderzoekers vonden alleen RAK genen in nauw verwante mos soorten. Wat suggereert dat in de meeste planten de overgang van 2D naar 3D niet reguleren met een enkel gen.
Wat betekent dit dan allemaal? Het betekent dat mossen die van een 2D naar een 3D fase gaan een eiwit hebben die dit allemaal coördineert. Maar het betekent niet dat de onderzoekers een universele schakelaar hebben gevonden van 2D naar 3D.
Literatuur
de Luxán-Hernández, C., Ammitsøe, T.J., Kanne, J.V., Stanimirovic, S., Redondo-Rodríguez, R., Roux, M.E., Zhang, L., Weeks, Z., Schutzbier, M., Dürnberger, G., Roitinger, E., Spadiut, O., Ishikawa, M., Hasebe, M., Moody, L.A., Dagdas, Y.F., Rodriguez, E. and Petersen, M. (2026), An N-acetyltransferase-MAPK fusion protein modulates developmental reprogramming in Physcomitrium patens. New Phytol, 251: 321-339. https://doi.org/10.1111/nph.71214
Plant en Zo 