Cellen oppompen
Planten tillen hun bladeren op in drukke omgevingen zodat ze meer licht kunnen vangen. En alhoewel onderzoekers een hoop weten hoe planten dit doen, wat ervoor zorgt dat cellen groeien, wat nodig is voor deze reactie, is nog niet duidelijk. Nu laten een groep van internationale wetenschappers zien dat het kalium kanaal AKT5 K+ ionen de cel binnen pompt. Wat vervolgens er voor zorgt dat de ionen uit balans raken, wat weer voor een opname van water leidt en toename van interne druk wat uiteindelijk de cel stimuleert om te groeien.
Voor het optillen van hun bladeren stimuleren planten alleen de cellen aan de onderkant van de bladsteel, die het blad met de stengel verbindt, om zich uit te rekken. Om ervoor te zorgen dat de cellen allemaal in dezelfde richting groeien, herstructureert de plant de celwand op zo’n manier dat alleen uitstrekken langs de lengte van de bladsteel mogelijk is. Maar wat er in de eerste plaats voor zorgt dat de cellen groeien was tot nu toe onbekend.
In kaart brengen van de pomp
Desondanks begon deze studie niet met het vinden van een antwoord op die vraag. De onderzoekers wilde daar en tegen meer over een kalium kanaal genaamd AKT5. AKT5 is een beetje een mysterie in vergeleken met z’n broertjes en zusjes. Het liet geen zichtbare K+ kanaal activiteit zien. Dus de onderzoekers wilde daar meer over weten.
Als eerste bestudeerde ze de structuur, deze liet een grote vergelijking zien met de geslote staat van z’n broertjes en zusjes die K+ ionen de cel in pompen. Een van AKT5 broertjes, AKT1 wordt geforceerd naar een open staat bij een ontregeling van een van twee aminozuren. De onderzoekers vervingen de overeenkomstige aminozuren in AKT5, daarbij ontdekkende dat de vervanging van een van die twee AKT5 in een open staat brengt. In deze open staat pompt AKT5 K+ ionen de cel binnen.
Vervolgens gingen de onderzoekers na of AKT5 net als AKT1 gefosforyleert moet worden door een CBL-CIPK paar om te switchen naar een open staat. Van de 260 mogelijke paren, drie paren vielen op, waarvan de onderzoekers de effecten van een, CBL9-CIPK10, in meer detail bestudeerde. Alleen wanneer zowel CBL9 als CIPK10 aanwezig waren konden ze AKT5 fosforyleren en activeren.
Bladeren tillen
Nu ze dit hadden uitgezocht keken de onderzoekers waar in de plant AKT5 zat. Zo ontdekte ze dat AKT5 in de celmembranen van jonge bladsteel cellen nestelde. Vervolgens bestudeerde de onderzoekers planten zonder AKT5. Onder normale niet drukke omgevingen groeide deze planten net als planten met AKT5, maar in drukke omgevingen niet, daar groeide ze minder groot. Ook tilde ze hun bladeren niet op. Dit suggereert dat het binnen pompen van K+ ionen door AKT5 is wat cellen aan de onderkant van de bladsteel stimuleert om zich uit te strekken in drukke omgevingen.
Dus deze studie knoopt twee losse eindjes vast. Ten eerste nu AKT5 is gekarakteriseerd, zij alle ban de zo genaamde Shaker-type K+ kanalen gekarakteriseerd. En ten tweede, nu is bekend wat ervoor zorgt dat bladsteel cellen zich uitstrekken, het binnenpompen van K+ ionen door AKT5, tijdens het optillen van hun bladeren.
Literatuur
Yuki Muraoka et al., AKT5 is a bona fide potassium channel and controls petiole growth in Arabidopsis. Sci. Adv. 12, eaeh7630 (2026) https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh7630
Plant en Zo 