金星のフライトラップは、特殊な腺によって産生される酵素を使用して獲物を消化します。 初めて、研究チームは腺の活動を測定し、細心の注意を払って分析しました。

ヴィーナスフライトラップ（Dionaea muscipula）は肉食植物です。, その獲物、主に昆虫を捕まえ、その葉によって形成されたトラップ構造で、植物の腺は、獲物を分解し、放出された栄養素を取るための酵素を分泌する。

ダーウィンの先駆的研究以来、仮定されているが、これらの分泌イベントは、これまで測定され、分析されていない：ドイツバイエルンのユリウス-マクシミリアン-ウニベルシタート（JMU）ヴュルツブルクの生物物理学者ライナー-ヘドリッヒ率いる国際的な研究者チームは、ジャーナルPNASにその結果を提示します。,

獲物が閉じた罠から逃げようとすると、必然的に内部の感覚毛に触れます。 毛が付いているどの機械contactでも波のトラップを渡って広がる電気的信号を誘発します。 第三の信号から、植物はホルモンジャスモン酸を生成し、第五の信号の後、芝生のようなトラップの内側を並べる消化腺が活性化される。

腺は獲物を分解するために酸性小胞を分泌する

腺細胞で次に何が起こるのですか？ それらはますます液体（分泌小胞）で満たされた膜状の気泡を生成し、その内容物を放出する。, これは感覚的な毛の機械刺激の後で腺がホルモンのジャスモン酸塩が付いている接触に入って来るときまた起こります。 全体のプロセスはカルシウムに依存し、特定のタンパク質の数によって制御されます。

さらに、遺伝子は腺で活性化されます：”我々は、彼らがプロトンと塩化物、すなわち塩酸でロードされている小胞を提供すると仮定し、”Hedrichは説明し、彼は付け加えます：”私たちは感覚毛の繰り返し触れることが腺にカルシウムイオンの流入をトリガーすることを測定するためにイオン感受性電極を使用しました。, 細胞質におけるカルシウムレベルの上昇は、ニューロンの神経伝達物質の分泌と同様に、小胞を原形質膜と融合させる。 カルシウムの流入に続いて、時間遅延後に陽子および塩化物の流出が続く。”

炭素繊維電極による決定的な分析

腺小胞には他に何が含まれていますか？ これは、この技術で多くの経験を持つノーベル賞を受賞したErwin Neher（ゲッティンゲン）と協力して、炭素繊維電極を用いて分析されました。, JMUの研究者Sönke ScherzerはNeherとともに、金星フライトラップ内の条件に合わせて測定方法を調整しました。

チームは、グランド表面上に炭素繊維電極を配置し、何が起こるか興奮して待っていました。 “最初は、ヒトや動物の分泌細胞から知られているようなシグナルをすぐに検出できなかったため、失望しました”とScherzer氏は回想します。

小胞には、獲物を捕まえた後の最初の数時間に塩酸が含まれていますが、消化酵素はまだ含まれていませんか？, そして、酸性環境で酵素が機能することを保証する分子はまだありませんか？ 植物は最初にこれをすべて生産する必要がありますか？分子生物学者Ines Fuchsは、植物が数時間後に獲物を分解する酵素を産生し始めるだけであることを発見しました。 最初の特性信号は六時間後に発生し、プロセスは24時間後に本格的になりました。 この段階では、トラップは完全に酸性であり、消化酵素が豊富である。,

グルタチオンの安定化効果は、酵素のフィットを保ちます

教授ハインツRennenberg（フライブルク）はまた、分泌された酵素にグルタチオン（GSH）を発見しました。 この分子は、金星のフライトラップの酸性環境で酵素を機能させ続ける。

上記と同じプロセスは、感覚毛が刺激されたときと、トラップをジャスモン酸ホルモンのみに曝露したときの両方で、同じ時系列順に起こる。, “タッチは非常に迅速にジャスモン酸シグナル伝達経路をトリガーしますが、小胞が生成され、ホルモンによって促進される適切な貨物がロードされるまで、時間がかかります”とHedrich氏は説明します。

カルシウムは必須成分です

金星フライトラップが適切な混合物でその”緑の胃”を洪水させ、その栄養素に獲物を分解する方法は、磁気共鳴画像法を用いて視覚化することができる。 JMUの物理学科のMRTセンターのEberhard Munzがこの作業を担当しました。,

彼の実験はまた、腺へのカルシウムの流入が遮断されると、トラップは乾燥したままであることを示した。 “したがって、腺細胞のカルシウム活性化は非常に重要です”とHedrich氏は言います。 “そこで、Venus flytrapのカルシウムチャネルの生物学を詳しく見ていきます。 また、腺の感覚毛によって伝達されるシグナルをカウントし、それをジャスモン酸依存性生物学に変換するメカニズムを調べたいと考えています。”