Jiří Friml en zijn team bestuderen hoe het plantenhormoon auxine in de plant wordt getransporteerd en vooral de rol die PIN-eiwitten hierin spelen. PIN-eiwitten regelen de efflux van auxine. Hun polaire distributie binnen cellen bepaalt de richting van het auxinetransport. Via directioneel auxinetransport zorgen de PINs voor het ontstaan van een auxinegradiënt die cruciaal is voor de ontwikkeling van organen en groeirichting. Endogene signalen (zoals planthormonen), maar ook signalen uit de omgeving kunnen de PIN distributie binnen de cel, dus ook de auxinetransportrichting en auxinegradiënten beïnvloeden. Een dergelijke dynamische controle over het auxinetransport is van cruciaal belang in de normale plantontwikkeling, maar ook in het aanpassen van groei en ontwikkeling aan lokale en wisselende omstandigheden. Denk bijvoorbeeld aan een kamerplant die naar het licht toe groeit.
Moleculaire en cellulaire mechanismen van polair auxine transport
Een deel van het onderzoek van vandaag richt zich enerzijds op het opsporen van andere componenten - naast PIN - die deel uitmaken van het transportcomplex dat de auxinegradiënt regelt. Ook probeert men aan de hand van de structuur van dit complex de werking ervan te verklaren.
Mechanismen van polaire targeting in planten
De onderzoekers hebben al ontdekt dat enkele enzymen die instaan voor de fosforylatie van de PIN-eiwitten, hun polariteit bepaalt. De vraag stelt zich dan echter weer hoe die enzymen gereguleerd worden. En dan blijkt dat de activiteit van die enzymen afhangt van het hormoon auxine zelf. Hoe dit precies gebeurt, is onderwerp van nader onderzoek. Net zoals verder onderzocht wordt hoe externe signalen zoals licht en zwaartekracht de polaire lokalisatie van PIN-eiwitten kunnen beïnvloeden. Inzicht in die processen kan nutig zijn om het telen van gewassen nog effciënter te maken.
Recyclage van PIN-eiwitten
Planten blijken efficiënt om te gaan met hun eiwitten. Als de hoeveelheid PIN-eiwit in de celmembraan op een bepaalde plaats kan afnemen, dan wordt dit eiwit niet afgebroken maar gerecycleerd in zogenoemde ‘endosomen’. Zo blijft er een voorraadje PIN voorhanden dat snel weer op een andere plaats kan worden ingezet. Deze recyclage is op zichzelf ook weer een mogelijk aangrijpingspunt voor de regulatie van PIN en zijn polariteit. En dat is onderwerp van verder onderzoek. Men kan bijvoorbeeld planten bestuderen die defectief zijn in PIN endocytose.