科学报道：发现了动物细胞和植物细胞的另一个区别

您可能希望机械压力传感器位于电池表面。这在动物细胞中是真实的，其中被称为压电体的离子通道嵌入细胞膜，帮助感知触摸和压力。机械诱导离子通道，如压电传感器，通过打开和允许离子流过膜来帮助测量压力。

在人类中，压电通道对生命非常重要。它们有助于感知轻触、剪切力和压缩力。PIEZO通道功能障碍与许多遗传性人类疾病有关，如肌肉萎缩、新生儿呼吸窘迫、淋巴结异常、脊柱侧凸和贫血。

生物学家现在已经发现了植物中压电通道的不同位置和功能模式。在发表在《Science》杂志上的一篇题为“植物压电同源性调节顶端生长过程中的液泡病理”的文章中，作者表明，在植物中，压电通道意外地退回到细胞内部，在苔藓和开花植物的花粉管生长的顶部。

PIEZO通道于2010年首次在植物基因组中被发现。这项新的研究聚焦于植物细胞，探索它们与动物细胞的区别。

在植物细胞的深处，压电存在于液泡膜中。大型细胞器有助于维持细胞扩张，隔离有害物质，维持pH值等重要作用。

研究人员开发了突变体苔藓，其中压电体失去功能、变得超功能或过度表达，以表明压电体在增加苔藓液泡膜(称为液泡质体)的复杂性中起作用。科学家发现了两个压电通道(PpPIEZO1和PpPIEZO2)，它们有助于生长顶端细胞的正常生长、大小和钙水平。

“植物中的压电在调节液泡的形状和膜的数量方面起着重要和关键的作用，”华盛顿大学圣路易斯分校艺术和科学生物学教授伊丽莎白哈斯威尔博士说，她是这项研究的资深作者。“这是PIEZO通道参与细胞器形态调节的第一个例子。我们提供的数据可能会给动植物的压电同系物带来新的研究方向。”

研究人员最初的发现是利用植物生长顶端的细胞，即“小立碗”。但是他们将他们的发现扩展到了其他远亲的细胞，包括经典开花植物模式拟南芥的花粉管。

“苔藓是苔藓植物的组成部分之一，苔藓是第二大陆地植物谱系，”哈斯韦尔实验室的研究科学家、该论文的第一作者伊万雷丁博士说。“当我们能够证明同样的事情发生在苔藓和开花植物身上时，就像我们在这里所做的那样，最有可能的结论是，这个过程就是祖先的‘——’，它至少和陆生植物一样古老。"在植物细胞中，液泡膜比附着在硬细胞壁上的质膜有更多的运动自由度。因此，机械蛋白在液泡膜中的位置使它们更有效地感知机械力。

作为这项研究的下一步，哈斯韦尔实验室的科学家正在进行实验，以揭示外力和内力如何影响苔藓细胞中的压电通道，找出这些重要通道在植物细胞液泡中的功能，并探索这些通道在藻类中的进化。

Haswell说：“在植物中，压电通道很可能是由膜张力控制的，就像动物一样。我们正在研究压电通道的激活如何导致膜变薄，以及它是如何被调节的。我们想知道这种定位是如何进化的，以及它在其他细胞类型中的作用。我们计划与整个绿色谱系中动物通道和生物的结构和功能进行比较和对比。”