De wetenschappers publiceerden hun bevindingen maandag in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS

Het eiwit katanine –genoemd naar het Japanse woord voor samoeraizwaard (katana)– doet zijn naam eer aan. Het knipt de buisvormige eiwitstructuren (microtubuli), die dienst doen als ‘steiger’ tijdens de groei, op het juiste moment én op de juiste plaats door. Daardoor groeien de microtubuli de goede kant op en sturen ze de ontwikkeling van de hele plant.

Micrometers

Microtubuli kunnen maximaal enkele tientallen micrometers lang worden. Ze bevinden zich langs de volledige binnenkant van het plantencelmembraan en strekken zich uit langs de binnenrand van de cel. De groei en deling van een plantencel gebeurt altijd loodrecht op de richting waarin de microtubuli zich uitstrekken.

„Je kunt de steigerstructuur van de microtubuli vergelijken met een korset dat je kunt uitvouwen”, zegt Eva Deinum, eerste auteur van het artikel en werkzaam als universitair docent bij WUR. „Plantencellen staan aan de binnenkant onder grote druk, waardoor ze in alle richtingen willen uitzetten, groeien en delen. De steigerstructuur bepaalt in welke richting dat gebeurt.”

Zelforganiserend mechanisme

Katanine speelt een sleutelrol om de groei van de microtubuli in goede banen te leiden. De wetenschappers ontdekten dat het essentieel is dat het eiwit niet zomaar lukraak knipt. Het knipt op zulke plekken dat de buisjes allemaal gegarandeerd in de juiste richting groeien.

„De microtubuli zijn zo geprogrammeerd dat als ze met elkaar botsen, en elkaar dus raken, ze stoppen met groeien en zelfs gaan krimpen”, zegt Bela Mulder van AMOLF. „Dat is het basismechanisme achter de ordening. Het katanine komt in actie als twee microtubuli elkaar kruisen zonder te botsenen; dus als ze niet in dezelfde richting groeien. Dan knipt het eiwit de sliert die er het laatst is bijgekomen door.”