Stigma (biologie)

Stigma , někdy nazývaný skvrnitost by doslovný překlad z angličtiny skvrnitost , je organela fotoreceptorů specifické pro určité buňky bičíkaté ( pohyblivých ) ze zelených řas a jiných organismů jednobuněčné fotosyntetické a dělá je citlivý na světlo . Podle jeho směru a intenzity se tedy tyto organismy k němu mohou přiblížit ( pozitivní fototaxe ) nebo se od ní vzdálit ( negativní fototaxe ). Je také zodpovědný za „foto-šok“ nebo fotofobní reakci , která se projeví , když jsou tyto buňky krátce vystaveny jasnému světlu: buňky se zastaví, trochu se odtáhnou a obnoví plavání jiným směrem. Umožňuje těmto mikroorganismům najít a zůstat v prostředí s optimálními světelnými podmínkami pro fotosyntézu .

Stigmy jsou v přírodě nejjednodušší a nejrozšířenější „oči“, které se skládají z karotenoidů obsažených v pigmentovaných granulích fotoreceptorů. Vnímání světelného signálu se mění tlukot bičíku , což způsobuje phototactic reakce. Fotoreceptory se nacházejí ve vnější membráně pigmentovaných granulí.

Struktura a složky

Fotoreceptivní z rodu Euglena zahrnuje stigmatu, stejně jako paraflagellar tělo spojující stigma na bičíku . Pod elektronovým mikroskopem se tato sada jeví jako lamelární sestava membránových tyčí uspořádaných spirálovitě.

U Chlamydomonas je stigma součástí chloroplastů a má formu sendvičové membránové struktury. Je výsledkem sestavení membrán chloroplastu (vnitřní membrána, vnější membrána a tylakoidní membrána ) a granulí obsahujících karotenoidy pokryté membránou. Granule jsou uspořádány ve čtvrtvlnné desce odrážející světlo směrem k fotoreceptorům, zatímco stíní světlo přicházející z ostatních směrů. Během dělení buněk se dekonstruuje, aby se rekonstituovala v každé z dceřiných buněk podle asymetrického uspořádání určeného cytoskeletem  ; tato asymetrická poloha stigmatu v buňce je nezbytná pro efektivní fototaxi .

Tyto proteiny nezbytné pro fungování stigmatu jsou fotoreceptorů proteiny  (v) . Fotoreceptory jednobuněčné organismy patří do dvou hlavních tříd: flavoprotein je chromofor je molekula flavinu , a proteiny retinylidene  (Fr) , to znamená, opsins na deriváty sítnice tvořících rhodopsins . Fotoreceptory Euglena jsou pravděpodobně flavoproteiny, zatímco Chlamydomonas phototaxis je zprostředkována rhodopsiny podobnými archaea ( bakteriorhodopsin ).

Kromě fotoreceptorových proteinů obsahují stigma velké množství proteinů, které hrají strukturální, metabolickou nebo signální roli . Proteomu z Chlamydomonas stigma - to znamená, že sada proteinů, které ji tvoří - obsahuje asi 200 různých proteinů.

Fotorecepce a přenos signálu

Fotoreceptor Euglena je adenylátcykláza aktivovaná modrým světlem. Excitace z tohoto receptoru vede ke vzniku cyklického AMP jako druhého posla . Mechanismus přenosu chemického signálu nakonec mění rytmus bičíku a tím i pohyb buňky.

Rhodopsin -typ archaeal z Chlamydomonas obsahuje chromofor all- trans retinylidene photoisomerized v izomer 13- cis . To aktivuje fotoreceptor vápníkového kanálu, což vede ke změně membránového potenciálu a koncentrace intracelulárních iontů vápníku . Transdukce fotoelektrického signálu má za následek změnu tlučení bičíku a pohybů buňky.

Poznámky a odkazy

  1. (in) Georg Kreimer , „  Aparát se zelenými řasami: prvotní vizuální systém a další?  ” , Current Genetics , sv.  55, n o  1, Únor 2009, str.  19-43 ( číst online ) DOI : 10.1007 / s00294-008-0224-8 PMID 19107486
  2. (en) Peter Hegemann , „  Vize v mikrořasách  “ , Planta , sv.  203, n o  3, Říjen 1997, str.  265-274 ( číst online ) DOI : 10,1007 / s004250050191 PMID 9431675
  3. (en) JEROME J. WOLKEN , „  Euglena: Systém fotoreceptorů pro fototaxi  “ , The Journal of Protozoology , sv.  24, n O  4, Listopad 1977, str.  518-522 ( číst online ) DOI : 10.1111 / j.1550-7408.1977.tb01004.x PMID 413913
  4. (in) Carol L. Dieckmann , „  Umístění a shromáždění očních skvrn v zelené řase Chlamydomonas  “ , BioEssays: News and Reviews in Molecular, Cellular and Developmental Biology , sv.  25, n O  4, Dubna 2003, str.  410-416 ( číst online ) DOI : 10,1002 / bies. 10259 PMID 12655648
  5. (en) Takeshi Suzuki, Kenta Yamasaki, Satoshi Fujita, Kazushi Oda, Mineo Iseki, Kazuichi Yoshida, MASAKATSU Watanabe, Hiromi Daiyasu Hiroyuki Toh, Eriko Asamizu, Satoshi Tabata, Kenji Miura, Hideya Fukuzawa, Shogetso Nakoawa Takahashi , „  Archopsické rhodopsiny v Chlamydomonas : modelová struktura a intracelulární lokalizace  “ , Biochemical and Biophysical Research Communications , sv.  301, n o  3, 14. února 2003, str.  711-717 ( číst online ) DOI : 10.1016 / S0006-291X (02) 03079-6 PMID 12565839
  6. (in) Melanie Schmidt, Gunther Gessner Matthias Luffu, Ines Heiland, Volker Wagnera, Mark Kaminski, Stefan Geimer, Nicole Eitzinger Tobias Reissenweber Olga Voytsekh Monika Fiedler, Maria Mittagb a Georg Kreimer , proteomických Analýza skvrnitost z Chlamydomonas reinhardtii poskytuje nové Pohledy na jeho složky a taktické pohyby  “ , The Plant Cell , sv.  18, n o  8, srpna 2006, str.  1908-1930 ( číst online ) DOI : 10.1105 / tpc.106.041749 PMID 16798888
  7. (v) Mineo Iseki Shigeru Matsunaga Akio Murakami, Kaoru Ohno, Kiyoshi Shiga, Kazuichi Yoshida Michizo Sugai, Tetsuo Takahashi Terumitsu Hori a Masakatsu Watanabe , modré světlo aktivované adenylyl cyklasy zprostředkovává photoavoidance v Euglena gracilis  " , Nature , sv.  415, 28. února 2002, str.  1047-1051 ( číst online ) DOI : 10.1038 / 4151047a PMID 11875575