Em um post anterior, destaquei como microfibrilas de celulose são um componente importante na força e organização da parede celular da planta discutindo um artigo recente de Jordi Chan & Enrico Coen em Current Biology. Embora a orientação das microfibrilas de celulose seja um fator importante no controle do crescimento das células vegetais, provavelmente não é toda a história de como as paredes celulares vegetais se organizam para controlar o crescimento das células vegetais e do corpo vegetal. Para qualquer pessoa interessada em ciência de plantas ou aplicações comerciais de plantas, é importante entender mais sobre toda a história. As pectinas são um componente importante adicional das paredes celulares das plantas e são compostas por uma série complexa de diferentes carboidratos. Em seu recente artigo em Ciência, Haas e colegas examinam a organização de um tipo de pectina, homogalacturonana, nas paredes celulares de Arabidopsis e propõem um novo mecanismo de como as pectinas podem contribuir para a geometria de células de pavimento, uma das formas celulares mais complexas produzidas pelas plantas.
Usando a poderosa técnica de microscopia TEMPESTADE 3D e microscopia eletrônica, Haas e colegas examinam a estrutura do homogalacturonano (HG) nas paredes das células do 'pavimento' epidérmico da folha de Arabidopsis, que produzem uma elaborada série de lóbulos interligados. Nas paredes celulares anticlinais das células do pavimento (ou seja, as paredes celulares perpendiculares à superfície da folha), eles usam essas técnicas de microscopia para mostrar que o HG está organizado em uma série de minúsculos filamentos que correm perpendicularmente à superfície da folha. Isso é surpreendentemente reminiscente da bem descrita organização das microfibrilas de celulose nas paredes celulares das plantas. Um grande corpo de trabalhos anteriores sobre pectinas mostrou que a modificação molecular das pectinas por meio de um processo conhecido como metilação pode alterar suas propriedades mecânicas. Os autores, portanto, investigaram se a variação na metilação, que não é distribuída uniformemente pela parede celular, pode alterar as propriedades dos filamentos de HG recém-identificados. Curiosamente, eles descobriram que quando a metilação foi reduzida, os filamentos eram 1.4 vezes mais largos do que quando a metilação foi promovida.
Assim a pectina HG pode formar filamentos nas paredes das células pavimentosas de Arabidopsis e a largura destes filamentos pode variar de acordo com a modificação molecular dos filamentos. A partir disso, os autores propõem um modelo no qual a expansão espacialmente controlada desses filamentos é um importante contribuinte para a geração do padrão de lóbulos das células do pavimento de Arabidopsis – o modelo de 'feixe em expansão'. Para testar esse modelo, eles produzem um in silico simulação (computacional) da parede celular em crescimento das células do pavimento de Arabidopsis, na qual variam a espessura dos filamentos idealizados de maneira espacialmente variada. Esse in silico modelo é capaz de produzir o padrão de lóbulos e a variação na espessura da parede celular observada em células reais de pavimento de Arabidopsis. Finalmente, de volta às plantas, os autores mostram que a redução da metilação nas células do pavimento de Arabidopsis (e, portanto, presumivelmente causando filamentos de pectina mais largos) na ausência de pressão de turgor ainda pode causar alguma expansão do tecido, consistente com um mecanismo independente de turgor, como a largura do filamento crescimento que propõem.
O modelo de 'feixe em expansão' proposto por Haas e colegas é um novo modelo importante para o papel da arquitetura da parede celular no crescimento das células vegetais. O trabalho futuro sem dúvida testará a robustez desse modelo e até que ponto esse mecanismo pode contribuir para apoiar o crescimento de outras células vegetais. O desenvolvimento de tais modelos também serve como uma exploração útil da complexidade mais ampla das paredes celulares das plantas além da organização das microfibrilas da celulose, um tópico relativamente pouco compreendido em comparação com os estudos da celulose e sua função. Este pode ser apenas o primeiro passo para uma compreensão mais holística da parede celular vegetal e suas funções, mas é um ponto de partida interessante.
