En una publicación anterior, destaqué cómo Las microfibrillas de celulosa son un componente importante en la resistencia y organización de la pared celular de las plantas. discutiendo un artículo reciente de Jordi Chan y Enrico Coen en Current Biology. Si bien la orientación de las microfibrillas de celulosa es un factor importante en el control del crecimiento de las células vegetales, probablemente no sea toda la historia de cómo se organizan las paredes celulares de las plantas para controlar el crecimiento de las células y del cuerpo de las plantas. Para cualquiera que esté interesado en la ciencia de las plantas o las aplicaciones comerciales de las plantas, es importante comprender más sobre toda la historia. Las pectinas son un componente principal adicional de las paredes celulares de las plantas y se componen de series complejas de diferentes carbohidratos. En su reciente artículo en Ciencias:, Haas y sus colegas examinan la organización de un tipo de pectina, el homogalacturonano, en las paredes celulares de Arabidopsis y proponen un nuevo mecanismo sobre cómo las pectinas pueden contribuir a la geometría de celdas de pavimento, una de las formas celulares más complejas que producen las plantas.

Usando la poderosa técnica de microscopía TORMENTA 3D y microscopía electrónica, Haas y sus colegas examinan la estructura del homogalacturonano (HG) en las paredes de las células del "pavimento" epidérmico de la hoja de Arabidopsis, que producen una serie elaborada de lóbulos entrelazados. En las paredes celulares anticlinales de las células del pavimento (es decir, las paredes celulares perpendiculares a la superficie de la hoja) utilizan estas técnicas de microscopía para mostrar que HG está dispuesto en una serie de diminutos filamentos que corren perpendiculares a la superficie de la hoja. Esto recuerda sorprendentemente a la organización bien descrita de las microfibrillas de celulosa en las paredes celulares de las plantas. Una gran cantidad de trabajos previos sobre las pectinas ha demostrado que la modificación molecular de las pectinas a través de un proceso conocido como metilación puede cambiar sus propiedades mecánicas. Por lo tanto, los autores investigaron si la variación en la metilación, que no se distribuye uniformemente en la pared celular, puede cambiar las propiedades de los filamentos de HG recién identificados. Curiosamente, encontraron que cuando se redujo la metilación, los filamentos eran 1.4 veces más anchos que cuando se promovió la metilación.

Entonces, la pectina HG puede formar filamentos en las paredes de las células del pavimento de Arabidopsis y el ancho de estos filamentos puede variar según la modificación molecular de los filamentos. A partir de esto, los autores proponen un modelo en el que la expansión controlada espacialmente de estos filamentos contribuye de manera importante a generar el patrón de lóbulos de las células del pavimento de Arabidopsis: el modelo de "haz en expansión". Para probar este modelo, producen un in silico Simulación (computadora) de la pared celular en crecimiento de las células del pavimento de Arabidopsis, en la que varían el grosor de los filamentos idealizados de una manera espacialmente variada. Este in silico El modelo es capaz de producir el patrón de lóbulos y la variación en el grosor de la pared celular que se observa en las células reales del pavimento de Arabidopsis. Finalmente, de vuelta en las plantas, los autores muestran que la reducción de la metilación en las células del pavimento de Arabidopsis (y por lo tanto, presumiblemente causando filamentos de pectina más anchos) en ausencia de presión de turgencia aún puede causar cierta expansión del tejido, consistente con un mecanismo independiente de la turgencia, como el ancho del filamento. crecimiento que proponen.

El modelo de 'haz en expansión' propuesto por Haas y sus colegas es un nuevo modelo importante para el papel de la arquitectura de la pared celular en el crecimiento de las células vegetales. El trabajo futuro sin duda pondrá a prueba la solidez de este modelo y la medida en que este mecanismo puede contribuir a apoyar el crecimiento de otras células vegetales. El desarrollo de tales modelos también sirve como una exploración útil de la complejidad más amplia de las paredes celulares de las plantas más allá de la organización de microfibrillas de celulosa, un tema que se comprende relativamente poco en comparación con los estudios de celulosa y su función. Este puede ser solo el primer paso hacia una comprensión más holística de la pared celular vegetal y sus funciones, pero es un lugar emocionante para comenzar.