Ein spannungsabhängiger Ca2+ Homeostat wirkt in der pflanzlichen Vakuolenmembran

Zusammenfassung Zytosolische Calcium-Signale werden durch eine Vielzahl biotischer und abiotischer Stimuli hervorgerufen und spielen eine wichtige Rolle bei der zellulären und Fernsignalisierung in Pflanzen. Während die Funktion der Plasmamembran in der zytosolischen Ca 2+-Signalisierung intensiv untersucht wurde, bleibt die Rolle der Vakuolenmembran unklar. Eine neu entwickelte Vakuolen-Spannungsklemmen-Technik wurde in Kombination mit der Live-Cell-Imaging-Technik verwendet, um die Rolle der Vakuolenmembran bei der Ca 2+- und pH-Homöostase von wölbenden Wurzelhaarzellen von Arabidopsis zu untersuchen. Die Depolarisation der Vakuolenmembran führte zu einem raschen Anstieg der Ca 2+-Konzentration und alkalinisierte das Zytosol, während die Hyperpolarisation zu den entgegengesetzten Reaktionen führte. Die Beziehung zwischen dem Vakuolenmembranpotential, dem zytosolischen pH und der Ca 2+-Konzentration deutet darauf hin, dass ein Vakuolen H + /Ca 2+-Austauschmechanismus eine zentrale Rolle in der zytosolischen Ca 2+-Homöostase spielt. Mathematische Modellierungen legen weiterhin nahe, dass der spannungsabhängige Vakuolen Ca 2+-Homeostat zur Calcium-Signalisierung beitragen könnte, wenn er mit einem kürzlich entdeckten K + -kanalabhängigen Modul für die elektrische Erregbarkeit der Vakuolenmembran gekoppelt wird.