Venus flytrap smälter sitt byte med hjälp av enzymer som produceras av speciella körtlar. För första gången har en forskargrupp mätt och noggrant analyserat körtelns aktivitet.

Venus flytrap (Dionaea muscipula) är en köttätande växt., Att fånga sitt byte, främst insekter, med en fångststruktur som bildas av dess löv, utsöndrar växternas körtlar ett enzym för att sönderdela bytet och ta upp de näringsämnen som frigörs.

Även om postulerade sedan Darwins banbrytande studier, dessa sekretoriska händelser har inte mätts och analyserats fram tills nu: Ett internationellt team av forskare som leds av Rainer Hedrich, en biofysiker från Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg i Bayern, Tyskland, presentera resultaten i tidskriften PNAS.,

När ett byte försöker fly den slutna fällan, kommer det oundvikligen att röra de sensoriska håren inuti. Varje mekanisk kontakt med håren utlöser en elektrisk signal som sprider sig över fällan i vågor. Från den tredje signalen producerar växten hormonet jasmonate; efter den femte signalen aktiveras matsmältningskörtlarna som leder insidan av fällorna som gräs.

körtlar utsöndrar sura vesiklar för att sönderdela byte

vad händer härnäst i körtelcellerna? De producerar alltmer membranösa bubblor fyllda med vätska (sekretoriska vesiklar) och avger sitt innehåll., Detta händer efter mekanisk stimulering av de sensoriska håren men också när körtlarna kommer i kontakt med hormonet jasmonate. Hela processen beror på kalcium och styrs av ett antal specifika proteiner.

dessutom aktiveras gener i körtlarna: ”vi antar att de föreskriver att vesiklarna laddas med protoner och klorid, det vill säga saltsyra”, förklarar Hedrich och han tillägger: ”Vi använde jonkänsliga elektroder för att mäta att upprepad beröring av de sensoriska håren utlöser tillströmningen av kalciumjoner i körteln., Den stigande kalciumnivån i cytoplasman gör att vesiklarna smälter med plasmamembranet, på samma sätt som neurotransmittorns utsöndring av neuroner. Tillströmningen av kalcium följs av utflödet av protoner och klorid efter en tidsfördröjning.”

avgörande analys med kolfiberelektroder

vad innehåller körtelblåsorna mer? Detta analyserades med hjälp av kolfiberelektroder i samarbete med Erwin Neher (Göttingen), vinnare av Nobelpriset, som har stor erfarenhet av denna teknik., Tillsammans med Neher justerade JMU-forskaren Sönke Scherzer mätmetoden till de förhållanden som råder inuti Venus flytrap.

teamet placerade en kolfiberelektrod över körtelytan och väntade med spänning vad som skulle hända. ”Först blev vi besvikna eftersom vi inte omedelbart upptäckte signaler som kända från sekretoriska celler hos människor och djur”, påminner Scherzer.

ska vesiklarna innehålla saltsyra under de första timmarna efter att ha fångat bytet men inga matsmältningsenzymer än?, Och inga molekyler ännu som försäkrar enzymens funktion i den sura miljön? Måste växten producera allt detta först?

det är precis hur det fungerar: molekylärbiolog Ines Fuchs upptäckte att växten bara börjar producera enzymerna som sönderdelar bytet efter flera timmar. De första karakteristiska signalerna inträffade efter sex timmar och processen var i full gång 24 timmar senare. Under denna fas är fällan helt sur och rik på matsmältningsenzymer.,

stabiliserande effekt av glutation håller enzymer passar

Professor Heinz Rennenberg (Freiburg) fann också glutation (GSH) i det utsöndrade enzymet. Denna molekyl håller enzymerna funktionella i Venus flytraps sura miljö.

samma processer som beskrivits ovan sker i samma kronologiska ordning både när de sensoriska håren stimuleras och när fällan exponeras för hormonet jasmonate endast., ”En touch kommer mycket snabbt att utlösa jasmonate signaleringsvägen, men det tar tid tills vesiklarna produceras och laddas med rätt frakt som underlättas av hormonet”, förklarar Hedrich.

kalcium är en obligatorisk ingrediens

hur Venus flytrap översvämmar sin ”gröna mage” med rätt blandning och bryter ner bytet i dess näringsämnen kan visualiseras med hjälp av magnetisk resonansbildning. Eberhard Munz från MRT centrum av JMU: s Institutionen för fysik var ansvarig för denna uppgift.,

hans experiment visade också att när tillströmningen av kalcium i körtlarna blockeras, förblir fällan torr. ”Kalciumaktiveringen av körtelcellerna är därför avgörande”, säger Hedrich. ”Så vi kommer nu att titta närmare på biologin hos Venus flytraps kalciumkanaler. Vi vill också undersöka mekanismen som räknar de signaler som överförs av de sensoriska håren i körteln och översätter den till jasmonatberoende biologi.”