2.1. Bór a bunková stena: Jediná preukázaná primárna úloha

Pozornosť „ boronistov “ sa veľmi skoro zamerala na bunkovú stenu. Katherine Warrington už naznačila, že B je fixovaný rastlinou [ 13 ] a neskôr Skok poskytol dôkaz, že úloha B súvisela s komplexotvornou schopnosťou boritanových iónov [ 56 ]. Mazurek & Perlin opísali komplexy kyselina boritá/boritan so zlúčeninami obsahujúcimi dioly [ 57 ] a Loomis & Durst uviedli, že 90 % B je spojených s frakciou bunkovej steny [ 58 ]. Po rokoch Matoh a spol. zvýšili množstvo B v bunkovej stene až o 98 % [ 59 ] a Hu & Brown lokalizovali B asociovaný s pektínom bunkovej steny a navrhli, že „…B hrá kritickú, hoci slabo definovanú, úlohu v štruktúre bunkovej steny vyšších rastliny“ [ 60 ].

Táto slabo pochopená úloha B v bunkovej stene sa začala definovať, keď Findeklee & Goldbach ukázali, že elasticita bunkovej steny je znížená pri nedostatku B [ 61 ], čo poukázalo na funkciu B pri ukotvení makromolekúl bunkovej steny a na schopnosť boritanu zosieťovať dva reťazce ramnogalakturonanu II (RGII) prostredníctvom diol-esterových väzieb [ 62 ]. Matoh a spol. neskôr zistili, že takýto RGII-dimér (dRGII) bol všadeprítomný v bunkovej stene vyšších rastlín [ 63 ]. Nakoniec O’Neill a kol. presvedčivo preukázali, že rast trpasličích mutantov Arabidopsis thaliana mur1 závisí od prítomnosti apiózo-borátových komplexov sprostredkujúcich dimerizáciu RGII [ 64 , 65 ], ktorá je podrobne popísaná v časti 3 . Hoci RGII je menšou časťou pektínovej frakcie [ 66 ], viac ako 90 % sa javí ako dimerizované, čo je rozhodujúce pre rast rastlín. Konkrétne je tento dRGII-boritanový komplex dôležitý na určenie veľkosti pórov a mechanických vlastností bunkovej steny, ktoré ovplyvňujú expanziu bunkovej steny, a teda rast rastlín [ 67 , 68 ].

Hoci základná štruktúra RGII a B-sprostredkovaný dRGII-B sú vo cievnatých rastlinách vysoko konzervované, medzi rôznymi rastlinnými druhmi bola opísaná určitá variabilita [ 69 ]. Relatívna abundancia pektínovej frakcie je nižšia u jednoklíčnolistových ako u dvojklíčnych rastlín, čo pravdepodobne vysvetľuje ich nižšiu potrebu B [ 70 ]. Primitívne rastliny obsahujú stopy dRGII-B tiež s rovnakou konzervovanou štruktúrou, čo naznačuje, že gény zapojené do biosyntézy RGII sa objavili na začiatku evolúcie suchozemských rastlín a že dimerizácia RGII bola pre takúto evolúciu kľúčová [ 71 ].

2.2. Jemné doladenie homeostázy bóru. Podporuje iné primárne úlohy tejto mikroživiny?

Keďže štrukturálna úloha je jedinou preukázanou primárnou úlohou B v rastlinách, predpokladá sa, že mnohé symptómy nedostatku B sú výsledkom drastických zmien v štruktúre bunkovej steny a vlastnostiach vyplývajúcich z poklesu dRGII-borátových komplexov [ 65 ]. Ešte viac, rýchla bunková smrť po indukcii B deficitu sa pripisuje defektom novotvoriacich sa bunkových stien [ 72 ]. Napriek tomu by to nemalo vylučovať možnosť, že môžu existovať iné primárne funkcie B, najmä tie, ktoré súvisia s udržiavaním membránových aktivít alebo/a reguláciou vývojových udalostí, možno ovplyvňovaním bunkovej signalizácie a transdukčných dráh [ 15 , 16 , 73 ].

Aj keď stále existuje nedostatok presvedčivých dôkazov, ktoré by podporovali tieto mechanizmy, ktoré sú základom alternatívnych úloh B v rastlinných bunkách, objav rôznych transportérov zapojených do absorpcie a vnútorného transportu B môže podporiť, že úloha tejto mikroživiny presahuje rámec toho, že je štrukturálnym prvkom bunkovej steny.

Hoci väčšina B je spojená s RG-II v suchozemských rastlinách [ 63 ], možno ho nájsť v cytosóle a vakuole [ 74 ] alebo v spojení s plazmatickou membránou [ 75 , 76 ]. Nezávisle od koncentrácie B v pôde sa jeho koncentrácia v bunkových stenách udržiava takmer konštantná, zatiaľ čo hladiny B cytozolu sa menia s koncentráciami v pôde. To viedlo k zaujímavej hypotéze, že je potrebná minimálna hladina neviazaná na RG-II, aby sa predišlo niekoľkým skorým symptómom B-deficiencie [ 77 ] a že reakcia B non-RG-II spojeného s inými „ligandami“ by mohla byť zodpovedný za úlohy B mimo bunkovej steny [ 11 ].

Príjem B rastlinami bol považovaný za neregulovaný pasívny proces až do objavenia prítomnosti komplexného transportného systému, ktorý pôsobil na udržanie homeostázy B [ 78 ]. Dnes sa predpokladá, že pasívna difúzia B cez plazmatickú membránu prebieha iba pri absorpcii B z pôdy do koreňov [ 79 ], ale je sprevádzaná transportom sprostredkovaným kanálmi [ 80 ], ktoré boli opísané aj v rastúcich tkanivách výhonkov [ 81 ] a v reprodukčných orgánoch [ 82 , 83 ]. Stručne povedané, rastliny vnímajú vnútorné a vonkajšie podmienky B a rýchlo regulujú expresiu kanálov podrodiny NIP ( Nodulin26-like Intrinsic Protein ) rodiny MIPs (MAJOR INTRINSIC PROTEIN) a transportérov rodiny Borate Exporter (BOR) na kontrolu B. homeostáza [ 84 ]. V Arabidopsis je AtNIP5;1 zodpovedný za uľahčenie vychytávania B z pôdy do koreňov [ 85 ] a exportér BOR1, ktorý je lokalizovaný smerom k stéle, je kľúčový pre zaťaženie xylemom v podmienkach nízkej B [ 86 ] a BOR2 Zdá sa, že exportuje B zo symplastu do apoplastu, aby sa zabezpečilo účinné zosieťovanie RG-II [ 87 ]. Medzitým je BOR4 indukovaný pri vysokých koncentráciách B a podieľa sa na vylúčení B, čím sa zvyšuje tolerancia k toxicite B [ 88 ].

Okrem toho bolo opísané, že ďalšie borátové kanály sú exprimované v rôznych tkanivách a v konkrétnych vývojových štádiách. AtNIP6;1 je exprimovaný hlavne v oblasti uzlín výhonkov a podieľa sa na translokácii B xylém-floém na rastúce listy [ 81 ]; AtNIP7;1 sa zdá byť potrebný na vývoj peľu [ 83 ]; a AtNIP4;1 a AtNIP4;2 expresie súvisia s predĺžením peľovej trubice [ 89 ]. Okrem toho boli publikované aj dôkazy, že X Intrinsic Proteins (-XIP), ďalšia podrodina MIP, môže uľahčiť transport B do mladých tkanív [ 90 ]. Komplexný mechanizmus vychytávania a translokácie B musí celkovo zaručovať nepretržitý prísun na rast bunkových stien, ale zároveň sa prednostne distribuuje do vyvíjajúcich sa meristémov, čo podporuje, že B nie je len štrukturálnym prvkom, ale hrá potenciálne kľúčovú úlohu. vo vývinových procesoch.

Posilnenie významu B pre vývoj rastlín, ortológie a paralógy Arabidopsis BOR a NIP boli opísané v mnohých rastlinných druhoch [ 91 , 92 , 93 , 94 , 95 , 96 , 97 ]. Podobnosti sekvencií naznačujú, že tieto transportéry patria do konzervovaných génových rodín, ktoré vykazujú expresné vzory závislé od vývojového štádia v rôznych tkanivách, aby sa dosiahli požiadavky B, ktoré zaisťujú správne vykonanie plánov pre stavbu rastlín [ 84 ].

2.3. Bór a bunkové membrány

Pred demonštráciou funkcie B v zosieťovaní RGII výskumníci zamerali svoju pozornosť na bunkové membrány popisujúce, že nedostatok B zhoršuje membránový transport, enzymatické aktivity spojené s membránou alebo zloženie membrán, a čo je zaujímavé, počas posledných rokov dôkazy o úlohách B ako spojovacieho prvku. v bunkovej membráne a endomembránach sa znovu objavila.

Robertson & Loughman preukázali zníženú absorpciu fosfátu pri nedostatku B [ 98 ] a Goldbach ukázal, že rýchlosť vychytávania a odtoku fosfátov a glukózy bola znížená za podmienok limitujúcich B [ 99 ]. Ukázalo sa tiež, že K-Cl stimulovaná ATPáza [ 43 ] a ATP-dependentné čerpanie H ⁺ a aktivity ATPázy citlivé na vanadát sú inhibované nedostatkom B [ 100 ]. Vo všetkých prípadoch boli tieto účinky rýchlo zvrátené pridaním B, čo naznačuje, že vlastnosti membrány závisia od výživy B. Okrem toho sa B tiež podieľa na redoxných aktivitách a udržiavaní membránového potenciálu [ 101 ].

Štrukturálna úloha B v membráne bola navrhnutá niekoľkými výskumníkmi na vysvetlenie veľkého počtu hlásených účinkov B na membránové procesy. Napríklad tekutosť lipozómov pripravených z buniek slnečnice ošetrených s nízkym obsahom B bola nižšia ako v prípade lipozómov pochádzajúcich z buniek s dostatkom B [ 100 ]; nedostatok znížil celkový obsah lipidov aj fosfolipidov v koreňoch a listoch Lycopersicon esculentum (paradajka) a Abelmoschus esculentus (okra) [ 102 ] a Cakmak et al. (1995) ukázali prírastky úniku rozpustených látok pri nedostatku B [ 103 ]. Celkovo tieto zistenia naznačujú, že B by mohol primárne ovplyvniť funkciu membrány tým, že hrá štrukturálnu úlohu, ktorá chráni integritu membrány. Toto je podporené analýzami Tanada, ktoré ukázali, že veľká časť B je lokalizovaná v membránach [ 104 ]. Napriek tomu, hoci membrány obsahujú glykány ako dobrých kandidátov na väzbu B, ťažkosti s identifikáciou komplexov B vytvorených s membránovými zložkami nám nedovoľujú vylúčiť, že pozorované účinky sú sekundárne udalosti postihnutej bunkovej steny.

Na konci 20. a začiatku 21. storočia nové techniky a nové biologické modely pre rastliny, zvieratá a prokaryoty umožnili vývoj nových prístupov k odhaleniu membránových funkcií B. Napríklad použitie kyseliny fenylborónovej (PBA) ako konkurenta pre miesta viazania B spôsobilo rozklad transvakuolárnych cytoplazmatických reťazcov a kolaps buniek [ 105 ], čo naznačuje buď štrukturálnu úlohu B v cytoskelete, alebo pravdepodobnejšie narušenie cytoskeletálnych proteínov ukotvených na membránových glykolipidoch alebo/a glykoproteínoch. Po podobnom experimentálnom postupe sa tiež ukázalo, že PBA indukuje abnormálnu internalizáciu PIN1, blokuje transport auxínu a generuje abnormálny skorý vývoj embrya Arabidopsis, čo podporuje, že PBA súťaží s B o membránové proteíny [ 106 ].

Veľké množstvo informácií týkajúcich sa B s membránovými glykánmi pochádza z výskumu uskutočneného na symbiózach strukovín a rhizobií [ 107 , 108 , 109 ]. Táto symbiotická interakcia spúšťa vývoj nového orgánu, koreňového uzlíka, ktorý nasleduje jedinečný proces organogenézy charakterizovaný udalosťami, v ktorých existuje intenzívna membránová syntéza. Odhaduje sa, že rýchlosť membránovej syntézy je asi 30 až 50-krát vyššia ako v iných orgánoch na pestovanie rastlín [ 110 ]. V súlade s analýzami, ktoré uvádza Tanada, obsah B v uzlinách je vyšší ako v koreňoch alebo výhonkoch, pravdepodobne preto, že si to vyžaduje také množstvo membránovej syntézy [ 111 ]. Preto sú symbiózy strukovín a rhizobií veľmi vhodným modelom na skúmanie úlohy B v procesoch lokalizovaných na membráne. Baktérie sa množia vo vnútri uzliny a diferencujú sa na N2 _– fixujúce bakteroidy uzavreté peribakteroidnou membránou odvodenou od rastlín (PBM), ktorá diferencuje glykokalyx zložený z nových glykolipidov a glykoproteínov [ 112 , 113 ], ktorý sa podieľa na interakciách medzi baktériami a rastlinným povrchom. zabezpečiť úspech symbiózy [ 114 ]. Niektoré z týchto zložiek sú buď abnormálne glykozylované [ 107 ] alebo nie sú detekované [ 108 ] v B-deficientných uzlinách, čo vedie k chybnej regulácii bunkového cyklu a prechodu bunkového delenia a diferenciácie buniek, čo vedie k vývoju podobnému nádoru [ 109 ]. Nedávno bola opísaná abnormálna N-glykozylácia počas skorého vývoja pri nedostatku B v uzlinách hrachu, koreňoch Arabidopsis a Dario rerio [ 22 ]. Podobne ako v uzlinách, aj v Arabidopsis došlo k aberantnému koreňovému apikálnemu meristému a k zlyhaniu organogenézy zebričky. Hoci opísaný aberantný vývoj by mohol byť spôsobený defektmi v štruktúre bunkovej steny, účinky pozorované na zvieracom modeli podporujú primárnu úlohu B v membránach, pravdepodobne súvisiacu so syntézou a stabilitou glykánových skupín glykoproteínov a glykolipidov. Ako už bolo spomenuté vyššie, cukrové zvyšky obsahujúce cis -diol, ktoré sú uložené v bunkovej glykokalyxe v membránach a matriciach, sú potenciálnymi kandidátmi na to, aby boli ligandmi B. Niekoľko z nich už bolo identifikovaných v štúdiách, ktoré budú opísané neskôr [ 75 , 76 , 115 ].

2.4. Bór a vývojové udalosti

V roku 1985 Lovatt publikoval zaujímavú hypotézu uvádzajúcu, že evolúcia xylemu viedla k získaniu esenciálnosti B pre aktivitu apikálneho meristému a poskytla výhodu prevencie toxicity B [ 116 ], čo sa zhoduje s nedávnymi úvahami Lewisa, ktorý potvrdil že B je toxický prvok pre cievnaté rastliny [ 17 ]. Lovatt navrhol, že prahová koncentrácia B musí dosiahnuť meristematické bunky, aby sa podporilo delenie a následná expanzia, aby sa zabezpečil rast, čím sa zabráni akumulácii B v meristémoch na toxickú koncentráciu. Evolúcia xylemu zabezpečila gradient B, čím sa znížila jeho koncentrácia v rastúcich bunkách v elongačnej zóne a dosiahol sa kritický minimálny obsah v meristematických bunkách na vyvolanie mitózy. Hypotéza bola podporená skutočnosťou, že B je toxický pre väčšinu organizmov v relatívne veľmi nízkych koncentráciách, pričom sú to cievnaté rastliny najtolerantnejšie, a pozorovaním, že syntéza DNA, delenie buniek a predlžovanie sú inhibované nedostatkom B a čoskoro sa zvrátia po dodaní B. . Prehľad tiež navrhol, že regulácia bunkového delenia pomocou B môže byť potenciálne spoločná pre iné organizmy ako cievne rastliny.

Novšie štúdie ukázali, že indukovaný deficit B alebo strata funkčných mutácií na B translokátoroch mení regulačné dráhy bunkového cyklu, diferenciáciu buniek a vývoj vegetatívnych a reprodukčných štruktúr [ 91 , 117 , 118 , 119 , 120 ]. Najmä reakcie na nedostatok opísané v týchto a iných štúdiách, ktoré boli nedávno preskúmané [ 121 , 122 ], naznačujú, že B môže indukovať molekulárne dráhy, ktoré určujú osud meristému a umiestňujú výživu B ako kľúčový regulátor vývojových procesov.

V skutočnosti najskoršie defekty po B-hladovaní sú zastavenie rastu a aberantná tvorba meristému [ 119 , 123 , 124 ]. Toto zastavenie rastu možno pripísať defektom v predlžovaní alebo diferenciácii buniek v dôsledku abnormálnej architektúry bunkovej steny [ 65 , 119 , 125 ], hoci boli tiež opísané dôkazy o inhibícii bunkového delenia. V skutočnosti, v počiatočných krokoch výskumu výživy B, práce vykonané Sommerom a Sorokinom podporovali, že nedostatok B spôsobil malformácie koreňových špičiek a poškodenie bunkového delenia [ 29 ]. A ako už bolo spomenuté vyššie, použitím PBA na napodobnenie B-deficiencie sa ukázalo, že tvorba koreňového apikálneho meristému (RAM) bola v embryách narušená už vtedy, keď sa objavilo prvé asymetrické bunkové delenie hypofýzy [ 106 ], čím sa B považovalo za kľúčové pre embryo. formácie. Okrem toho Poza-Viejo a kol. opísali redukciu bunkového delenia 4 hodiny po prenesení sadeníc Arabidopsis do média so závažným deficitom B v dôsledku inhibície fázového prechodu G1-DNA replikácie [ 120 ]. Inhibícia bunkového delenia bola sprevádzaná neskoršou stratou identity pokojového centra (QC), ktorú možno pripísať down-regulácii CCS52A2 , ktorá kontroluje QC a udržiavaniu okolitých kmeňových buniek [ 126 ].

Ako už bolo uvedené, interakcia strukovín s pôdnou rizóbiou spúšťa zaujímavý proces organogenézy rastlín, v ktorom je potrebné jemne regulovať delenie buniek, predlžovanie buniek a diferenciáciu buniek [ 127 , 128 ]. Obzvlášť dôležitá je aktivácia prechodu z mitózy do endoreduplikácie pomocou CCS52A, aby sa získala polyploidia potrebná na predĺženie buniek pred inváziou baktérií [ 129 ]. Je zaujímavé, že CCS52A je tiež downregulovaný počas skorej organogenézy B-deficientných uzlín, čo vedie k zlyhaniu bunkovej elongácie a bunkovej diferenciácie [ 117 ]. Ako v QC, tak aj v bunkách uzlín, expresia CCS52A(A2) podporuje ubikvitináciu a proteolýzu komplexu podporujúceho anafázu, čo vedie k bunkovej polyploidii. To je kľúčové na udržanie identity QC a mitotickej aktivity okolitých kmeňových buniek RAM a na vyvolanie predĺženia buniek uzlín, bakteriálnej invázie / šírenia a diferenciácie buniek.

Vývoj reprodukčných orgánov je často citlivejší na nedostatok B ako vegetatívny rast [ 123 ]; preto nie je prekvapujúce, že špecifické mechanizmy homeostázy B sú indukované v konkrétnom momente, v ktorom meristémy výhonkov prechádzajú z vegetatívneho do kvetinového vývoja [ 130 ]. Zdá sa, že proteín BRAHMA (BRM), ktorý je degradovaný v reakcii na vysoký B [ 131 ], udržuje juvenilnú fázu [ 132 ]. Prechod do zrelej fázy pred reprodukčným vývojom môže byť dôsledkom zníženia aktivity BRM v reakcii na zvýšenie translokácie B poháňané transportérmi B [ 122 ].

Celkovo sa zdá, že táto mikroživina by mohla hrať ústrednú úlohu v molekulárnych regulačných dráhach vývoja embryí a postembryálnych rastlín.

2.5. Bór, bunkové signalizačné mechanizmy a regulácia génovej expresie

Nedávne štúdie využívajúce microarrays alebo RNAseq poskytli stále viac dôkazov podporujúcich účinok B výživy na reguláciu génovej expresie ovplyvňujúcej metabolizmus, bunkovú stenu a integritu a funkciu membrány, stresovú reakciu alebo homeostázu mikroživín [ 118 , 133 , 134 , 135 , 136 , 137 ]. Ako je zhrnuté v nasledujúcich riadkoch, takmer každá signálna a transdukčná dráha sa aktivuje v reakcii na nedostatok B, čo nám umožňuje predpokladať, že mikroživina sa môže podieľať na bunkovej signalizácii. Mnohé experimentálne údaje však podporujú, že väčšina odpovedí je spojená s účinkom na bunkové steny. Stručne povedané, na základe našich a iných autorových štúdií Kobayashi et al. [ 72 ] navrhli, že narušená pektínová sieť znižuje pevnosť v ťahu bunkovej steny, čo vedie k zvýšeniu tlaku turgoru, ktorý napína bunkovú membránu a spúšťa stresovú reakciu, ktorá sa podobá hypersenzitívnej reakcii na patogény. Transdukcia takéhoto mechanického signálu zahŕňa rýchly prílev Ca2 ⁺ , produkciu ROS a kaskády MAPK, ktoré vedú k zastaveniu rastu a bunkovej smrti sprostredkovanej auxínom/etylénom [ 125 , 138 , 139 , 140 , 141 ]. Podporuje to skutočnosť, že blokovanie Ca2 ⁺ kanálov v bunkách zbavených B do značnej miery inhibovalo expresiu génov reagujúcich na stres [ 139 ] alebo pridanie antioxidačných činidiel môže zabrániť smrti B-deficientných buniek [ 138 ] obnovením predlžovania buniek. Podobne blokovanie biosyntézy alebo vnímania etylénu alebo použitie mutantov defektných v etylénovej alebo auxínovej odpovedi môže obnoviť molekulárne odpovede nedostatku B [ 125 ]. Okrem toho destabilizácia bunkovej steny pri nedostatku Ca2, ale nie pri nedostatku iných živín, ako je K alebo Mg, ktoré sa tiež podieľajú na zosieťovaní pektínu, spúšťa podobnú odpoveď [ 140 ]. Naopak, predinkubácia B-deficientných buniek s doplnkom extra Ca2 zvyšuje spevnenie bunkovej steny, čím sa zoslabuje expresia B-deficitných génov [ 140 ]. Podobne pridanie Ca čiastočne obnovilo narušený vývoj B-deficientných uzlín strukovín [ 111 ] a expresiu 75 % génov ovplyvnených stresom [ 118 ].

V koreňoch dochádza k influxu Ca, produkcii ROS a bunkovej smrti prednostne v elongačnej zóne [ 72 ]. V súlade s tým sa u mutantov kukurice ovplyvnených syntézou B transportérov, ktoré sa podieľajú na prechode do reprodukčnej fázy, vyvinú defektné kvetenstvo so zníženou dimerizáciou RG-II, ktorá je do značnej miery obnovená pridaním B do média [ 91 ]. Preto zlyhanie tvorby a fungovania meristému možno vysvetliť aj mechanosenzitívnou reakciou na nedostatok B. Ale je to všetko?

Na základe porovnania medzi rôznymi profilmi génovej expresie mechanosenzitívna hypotéza navrhuje reakciu podobnú patogénu pri nedostatku B. Avšak nedostatok B narúša štruktúru bunkovej steny a očakáva sa, že upregulácia génov sa podieľa na fungovaní bunkovej steny. Napriek tomu, zatiaľ čo gény súvisiace so štruktúrou bunkovej steny, zahrnuté v rôznych transkriptomických analýzach, sú po útoku patogénu upregulované [ 142 ], zdá sa, že sú downregulované pri nedostatku B [ 72 , 134 ], čo naznačuje, že B môže byť potrebný na vyvolanie expresie buniek syntéza steny a gény súvisiace s montážou [ 74 ]. Pri použití modelu uzlíkov na strukovinách sa prvé viditeľné symptómy nedostatku B objavia skoro po inokulácii koreňa rizóbiou [ 143 ], a hoci boli syntetizované proteíny súvisiace s patogenézou [ 144 ], oxidačné poškodenie nebolo zistené ani 3 týždne po inokulácii [ 145 ]. . V tomto vývojovom štádiu nie je pozorovaná bunková smrť, ale zdá sa, že abnormálne bunkové delenie pripomína správanie nádoru [ 109 ], čo naznačuje skoré zlyhanie vývoja a naznačuje, že nedostatok B nie je nevyhnutne spojený s bunkovou smrťou. Okrem toho nízky B vedie k abnormálnemu embryonálnemu vývoju u zvierat [ 19 ], čo tiež vedie k amorfnej štruktúre podobnej nádoru, keď sa deprivácia B vyskytuje v skorom štádiu štiepenia [ 22 ]. Je zaujímavé, že kyselina boritá môže inhibovať bunkovú proliferáciu v rôznych rakovinových bunkových líniách [ 146 , 147 ]. Takéto dôsledky výživy B vo fyziológii/vývoji zvierat spolu so zlyhaním organogenézy u rastlín a zvierat si vyžadujú alternatívne alebo/a ďalšie mechanizmy snímania/reakcie na stavy s nízkou hladinou B.

Existencia predpokladanej molekuly senzora B v rastlinách schopnej detegovať externú koncentráciu B zostáva stále neznáma. Strata integrity bunkovej steny, ktorá môže zmeniť tlak turgoru, by mohla byť určite bunkovým signálom spúšťajúcim reakciu B stresu. V súlade s takouto hypotézou ponúka literatúra ďalšie možné snímacie mechanizmy spojené s rozpustným, nie nevyhnutne vonkajším, B. Čo sa týka mechanizmov snímania deprivácie B, výpočtový model pre distribúciu B v koreňoch lokalizoval najvyššiu koncentráciu rozpustného B okolo QC, ktorá môže byť pravdepodobne použitý na udržanie aktivity RAM [ 148 ]. Tiež skutočnosť, že 5′-netranslatovaná oblasť (UTR) NIP5;1 reaguje na zvýšenie degradácie mRNA v cytosóle B [ 149 ] viedla k predpokladu senzorového mechanizmu pôsobiaceho v cytosóle, čo vedie k vývoju biosenzorov cytosolický B [ 150 ]. Je zaujímavé, že táto 5′-UTR odpoveď na B funguje aj v živočíšnych bunkách [ 149 ]. Okrem toho existujú rôzne receptory bunkovej steny, ktoré pôsobia ako odpoveď na stresy regulujúce dynamiku bunkovej steny [ 151 ]. Tiež arabinogalaktánové proteíny (AGP) boli navrhnuté ako senzory rozpustného periplazmatického B, pretože, ako sme opísali neskôr, obsahujú sacharidové zvyšky citlivé na interakciu s B [ 152 ]. Potom by bol signál prenesený do jadra a môže byť zapojených niekoľko dráh bunkovej signalizácie. V súlade s touto hypotézou Dumont a kol. preukázali, že inhibícia predlžovania koreňových buniek indukovaná fukózovým analógom 2-fluór-2-L-fukózou (chemický inhibítor biosyntézy RG-II) bola čiastočne obnovená doplnením kyseliny boritej bez záchrany syntézy RG-II ani dimerizácie [ 153 ]. Tieto pozorovania naznačujú, že samotný B, skôr ako dimér RG-II, je podstatnou zložkou mechanizmu snímania integrity bunkovej steny, ktorý riadi predlžovanie buniek, možno vďaka svojej schopnosti viazať sa na cis -diolové motívy signálnych molekúl. ).

Potenciálna úloha fytohormónov pri regulácii stresových reakcií B bola široko študovaná. Aplikovaním farmakologických prístupov v kombinácii s reverznou genetikou s použitím mutantných línií ovplyvnených v hormonálnej syntéze alebo hormonálnych percepčných/transdukčných dráhach bolo opísané, že B deprivácia mení vývoj rastlín ovplyvňujúc syntézu, transport a/alebo príjem auxínov [ 106 , 154 ], etylénu [ 144 , 155 ], cytokiníny [ 119 , 120 , 156 ], brassinosteroidy [ 157 ], kyselina jazmónová [ 158 ] a krížový rozhovor medzi hormónmi [ 159 ]. Regulačné dráhy fytohormónov sa teda považujú za kľúčové pri regulácii bunkovej signalizácie vo výžive B, hoci dôležité musia byť aj iné mechanizmy bunkovej signalizácie bežné u rastlín a zvierat.

Ako už bolo spomenuté, blokovanie miest väzby B pomocou PBA viedlo k narušeniu cytoskeletu [ 105 ] a hladiny aktínu a tubulínu sa zvýšili v reakcii na krátkodobé hladovanie B v dôsledku zmenenej polymerizácie cytoskeletu [ 160 ]. Preto sa B môže podieľať na signalizácii prostredníctvom kaskády signálov cez kontinuum bunková stena-plazmatická membrána-cytoskelet [ 16 ], prostredníctvom endocytózy signalizačných elicitorov. Na podporu tejto hypotézy sa množstvo homogalakturonanu a RGII rýchlo zvýšilo v bunkových stenách krátko po B-deprivácii u Zea mays a ich endocytóza bola tiež inhibovaná [ 161 ]. U zvierat udržiavanie kontinua membrána-cytoskelet, a teda aj signalizácia sprostredkovaná endocytózou, tiež podporuje esenciálnosť B vo vývoji týchto organizmov.

Tiež skutočnosť, že zvýšenie cytosolického Ca2 ⁺ (cytCa2 ⁺ ) je rýchlou odpoveďou na nedostatok B, by mohla vysvetliť, prečo sa B môže podieľať na signalizácii prostredníctvom transdukčných dráh aktivovaných Ca2 ⁺ [ 152 ], ktoré by sa tiež mohli rozšíriť zvieratám. Mnohé abiotické a biotické stresy vyvolávajú zvýšenie cytCa2 ⁺ po aktivácii Ca2 ⁺ kanálov (CNGC) riadených cyklickými nukleotidmi [ 162 ]. Zistilo sa, že CNGC lokalizovaný v plazmatickej membráne je upregulovaný v Arabidopsis ako odpoveď na nedostatok B [ 163 ]. Preto sa navrhlo, že membránové senzory s nedostatkom B by mohli indukovať aktiváciu CNGC, čo by viedlo k prírastkom Ca2 ⁺ , ktoré by mohli aktivovať proteíny súvisiace s Ca, ako je kalmodulín (CaM). Ca-CaM potom reguluje rôzne transkripčné faktory a B-responzívne gény [ 152 ].

Hneď po zistení, že B je súčasťou signalizačnej molekuly v baktériách (AI-2 quorum-sensing autoinducer), ktorá interaguje so senzorovým proteínom LuxP [ 164 ], ďalšia predbežná pracovná hypotéza na vysvetlenie možnej funkcie B je, že ide o bunkovú samotný signál alebo že sa podieľa na rozpustnom B-komplexe, ktorý interaguje s rôznymi transkripčnými faktormi. V súlade s tým Kasajima a kol. opísali, že WRKY6 je transkripčný faktor zapojený do reakcie na deficit B v Arabidopsis [ 165 ], ktorý tiež hrá dôležitú úlohu v embryogenéze [ 166 ]. Okrem toho by B mohol interagovať s -hydroxylovými skupinami (OH) aminokyselinových zvyškov (ako serín alebo treonín) rôznych transkripčných faktorov, ako v bakteriálnom LuxP. Doteraz však neexistujú dôkazy o tomto type viazania.

3.1. ramnogalakturonan II

Rhamnogalakturonan II je možno štrukturálne najkomplexnejším polysacharidom identifikovaným na Zemi. Má hlavný reťazec podobný homogalakturonanu a štyri vetvy (nazvané A až D) zložené z 13 rôznych zvyškov a viac ako 20 rôznych väzieb. RGII vyžaduje zložitý proces syntézy, ktorý zahŕňa viac ako 50 génov, z ktorých bolo identifikovaných len niekoľko (prehľad pozri [ 66 , 173 ]). Súbežne s charakterizáciou štruktúry RGII sa zistilo, že B sprostredkúva dimerizáciu dvoch molekúl RGII (dRGII-B) v rôznych rastlinách [ 62 , 63 , 174 , 175 ] a ukázalo sa, že má vplyv na liečbu tvorby dimérov in vitro, za určitých podmienok monomérny RGII (mRGII) s kyselinou boritou [ 176 ]. Neskôr sa zistilo, že dimerizácia je spôsobená borátovými estermi na 0-2 a 0-3 apiosylového zvyšku bočného reťazca A v každom RG-II [ 177 , 178 ].

Po preukázaní tvorby komplexu dRGII-boritan in vivo zostáva otázkou, či k zosieťovaniu dochádza počas syntézy RGII v endomembránovom systéme, po sekrécii do periplazmatického priestoru alebo in muro, akonáhle je začlenený do bunkovej steny. S podporou in vitro dimerizácie mRGII sprostredkovanej kyselinou boritou získanej kyslou hydrolýzou bunkových stien [ 176 , 177 ] bola hypotéza in muro dimerizácie prvýkrát prijatá a udržiavaná približne 15 rokov. Štúdie na kultivovaných bunkách potvrdili koreláciu medzi hladinami B a dimerizáciou RGII, pretože pridanie B k bunkám zbaveným B zvýšilo množstvo dRGII-B, ale nie množstvo mRGII zadržaného v stenách B-deficientných buniek [ 179 , 180 ]. Tieto výsledky naznačujú, že v novo syntetizovanom RGII dochádza k dimerizácii, ktorá by sa mohla vyskytnúť počas intracelulárnej syntézy alebo počas sekrécie. Chormová a kol. pozorovali, že bunky aklimatizované na B-deficienciu sa znovu zásobili B formou dRGII-B, ale keď liečba na inhibíciu de novo syntézy polysacharidov predchádzala opätovnému zásobeniu B, dRGII sa nezistil napriek zachovaniu množstva mRGII [ 181 , 182 ]. Preto autori dospeli k záveru, že B-premostenie musí nastať u Golgiho alebo počas exocytózy, ale nie po sekrécii do apoplastu. Nedávno, v dôkladne vykonanej práci s použitím [ ^14C ]glukózy na označenie novosyntetizovaného RGII v bunkových kultúrach Rosa a Arabidopsis , ten istý tím dospel k záveru, že B-premostenie RGII „nastáva prevažne v Golgiho systéme pred uvoľnením do apoplastu. a po sekrécii pokračujú oveľa zníženou rýchlosťou“ [ 183 ].

3.2. Glykoproteíny bunkovej steny a extracelulárnej matrice

Aj keď sa zdá, že preukázaná dimerizácia RGII pomocou B sa vyskytuje hlavne v endomembránovom systéme, stále nie je jasný presný mechanizmus kontrolujúci dimerizáciu in vivo. Existujú obrovské dôkazy, ktoré naznačujú, že musí byť sprevádzaná interakciou, pravdepodobne sprostredkovanou tiež B, s bunkovou stenou a glykoproteínmi matrice. Extenzíny a ďalšie katiónové glykoproteíny bohaté na histidín, bohaté na prolín-hydroxyprolín (HPRG) boli navrhnuté ako prirodzené chaperóny, ktoré uľahčujú tvorbu dRGII-B [ 182 ]. Extenzíny sa môžu nachádzať na vnútornej strane bunkovej steny, interagujú s B a „čakajú“ na sekréciu novosyntetizovaného RGII, možno ako donorov B, aby okamžite katalyzovali zosieťovanie, alebo by sa alternatívne mohli nachádzať vo vnútri bunkovej steny. Golgiho cisternae alebo vezikuly odvodené od Golgiho na dimerizáciu RGII pred sekréciou. Hoci sa nepreukázalo, že stenové glykoproteíny interagujú, aspoň prechodne, s B, imunocytochemická analýza Phaseolus vulgaris B-deficientných uzlín odhalila, že kortikálne bunky majú steny s nekovalentne spojeným HPRG [ 169 ]. Pretože syntéza nebola zjavne ovplyvnená nedostatkom B, interpretovalo sa, že B má úlohu pri zostavovaní komponentov steny pred sekréciou.

Periplazmatické arabinogalaktánové proteíny (AGP) tvoria hlavnú a veľmi rôznorodú skupinu glykoproteínov matrice rastlinných buniek, z ktorých mnohé majú kotvy GPI-lipidovej membrány a považujú sa za analogické s extracelulárnymi matricami živočíšnych buniek (prehľad v [ 184 , 185 ]). Glykánová skupina môže pôsobiť ako rozpustný signál a ako koreceptor morfogénov regulujúcich tvorbu embrya [ 186 , 187 , 188 ] a post-embryo vzor [ 189 , 190 , 191 ] a mnoho ďalších procesov rastu a vývoja rastlín [ 184 , 185 ]. Tri manózové zvyšky a galaktózové zvyšky AGP s GPI-lipidovou kotvou sú potenciálne miesta interakcie s B, ktoré viedli k tomu, že AGP boli postulované ako senzory deficitu B [ 152 ].

Prvý dôkaz interakcie medzi B a matricovými glykoproteínmi pochádza z použitia špecifickej živice chelatujúcej kyselinu boritú Amberlite IRA743 [ 192 ] (ktorá dokáže „zachytiť“ potenciálne molekuly v komplexe s B) po afinitnej chromatografii frakcií odvodených zo symbiotických uzlín Pisum sativum a imunofarbení so špecifickými protilátkami. Okrem RGII bol ako predpokladaný borátový ligand identifikovaný glykoproteín špecifický pre strukoviny z nití infekcie uzlín a extracelulárnych matríc [ 145 ]. Tento glykoproteín, prvýkrát nazývaný extenzín koreňových uzlín (RNE), bol štrukturálne charakterizovaný ako heteropolymér, ktorý striedal glykolové motívy extenzínu a AGP. Neskôr bol premenovaný na arabinogalaktánový proteín-extenzín (AGPE) [ 193 ]. Tento proteín sa podieľa na apikálnom raste infekčných vlákien, ktorý sa zdá byť regulovaný prechodom z tekutého do tuhého stavu AGPE prostredníctvom peroxidom riadeného tyrozínového zosieťovania v bode rastu hrotu [ 194 ]. V B-deficientných uzlinách sa infekčné vlákna zdali opuchnuté s inhibovaným apikálnym rastom a predčasne potratené [ 195 ], čo naznačuje, že interakcia AGPE s boritanom je kľúčová. Tieto výsledky zdieľajú podobnosti s predtým známou požiadavkou B na rast peľových trubíc, jednou z najcharakteristickejších udalostí bunkového apikálneho rastu u krytosemenných rastlín [ 196 , 197 ]. Veľmi zaujímavé je, že AGP secernujú do stigmy a štýl sú rozhodujúce pre vedenie peľovej trubice [ 198 ].

Štruktúra AGPE strukovín naznačuje, že je kovalentne spojená s komponentmi bunkovej steny, ktoré posilňujú štruktúru infekčného vlákna [ 193 ]. V skutočnosti modifikácie epitopového tagu zmenili jeho správanie v extracelulárnej matrici, čím zabránili zosieťovaniu v bunkových stenách transformovaných tabakových buniek [ 199 ]. Po preukázaní, že AGPE je potenciálnym ligandom B, koimunoprecipitačné testy umožnili identifikovať stabilnú asociáciu medzi AGPE a RGII v B-kŕmených uzlinách strukovín, ktorá nebola detegovaná v B-deficientných uzlinách [ 115 ]. Preto, hoci stále nie je dostatok dôkazov o povahe a špecifických miestach interakcie, B podporuje tvorbu komplexu AGPE-RGII (pravdepodobne AGPE-B-RGII), ktorý posilňuje stenu infekčného vlákna počas rastu, čo sa môže vyskytnúť pri peľové trubice.

3.3. Ligandy v bunkových membránach: Glykolipidy a glykoproteíny

Zistilo sa dôležité množstvo B spojené s membránovými frakciami [ 105 ]. Membrány rastlinných buniek majú glykolipidy a glykoproteíny, ktoré obsahujú rôzne zvyšky, ako je galaktóza, manóza, inozitol a hydroxyaminokyseliny, ktoré obsahujú miesta potenciálnej interakcie s boritanom. V roku 1977 Pollard a spol. [ 43 ] predpokladali, že najjednoduchším vysvetlením narušených membránových funkcií pri nedostatku B je, že B priamo interaguje s polyhydroxyzložkami membránových glykoproteínov a glykolipidov. Prvé dôkazy sa však objavili oveľa neskôr.

Štúdiom vývoja nodulov na strukovinách pomocou imunohistochémie sa náhodne zistilo, že αRGII označil peribakteroidné membrány (PBM) v B-dostatočných, ale nie v B-deficientných uzlinách [ 108 ]. Po frakcionácii sa identifikovali tri glykoproteíny zdieľajúce antigenicitu s RGII a objavili sa v PBM aj bunkových membránach diferencujúcich sa buniek a zmizli, keď bola bunková diferenciácia dokončená. Skutočnosť, že značenie protilátky sa koncentrovalo na rozhraní membrána-apoplast alebo PBM-peribakteroidný priestor a že zlúčenie vezikúl, ktoré je zamerané na symbiozómy, zlyhá v B-vyhladovaných uzlinách, viedlo k predpokladu, že B stabilizuje RGII-glykoproteíny vo vezikulách odvodených od Golgiho a uľahčuje fúzia vezikúl počas vývoja symbiozómov a organogenézy uzlín [ 109 ]. Napriek tomu sa nepreukázalo, že tieto glykoproteíny boli B interaktormi.

O rok neskôr skupina Dr Goldbacha pomocou fenylboronátovej afinitnej chromatografie nasledovanej 2-D elektroforézou a MALDI-TOF izolovala a identifikovala membránové proteíny schopné interagovať in vitro s borátom v koreňových mikrozomálnych frakciách Arabidopsis a Zea mays [ 75 ]. Niektoré z identifikovaných proteínov sú obzvlášť zaujímavé, pretože súvisia s procesmi ovplyvnenými deficitom B. Napríklad väzbová kapacita B na rôzne H ⁺ -ATPázy môže súvisieť so skorým hláseným ovplyvneným transportom H ⁺ cez membrány [ 100 ], pretože B môže stabilizovať enzýmy v membráne; niektoré sa podieľajú na obranných reakciách rastlín, ktoré sa dobre zhodujú s modelom obrannej reakcie na nedostatok B, ktorý opísali Kobayashi et al. [ 72 ]. Obzvlášť dôležitá bola identifikácia B-viažucich proteínov endoplazmatického retikula (ER), vrátane rôznych luminálnych väzbových proteínov, ako je chaperón BiP, ktorý uľahčuje zostavenie proteínových komplexov v ER a tiež pôsobí v mechanizme kontroly kvality ER, ktorý rozpoznáva a odosiela k degradácii abnormálne zložených proteínov [ 200 ]. Narušenie homeostázy ER viedlo k stresu ER a k akumulácii nesprávne poskladaných proteínov v jeho lúmene. Okrem toho akumulácia N-glykozylovaných proteínov je všeobecným znakom vývoja uzlín strukovín, koreňov a tiež embryí Danio rerio [ 22 ]. Použitím Amberlite IRA-743 v experimentoch s afinitnou chromatografiou sa izolovalo niekoľko glykoproteínov viazaných na glykán z uzlín strukovín vyvinutých s optimálnou výživou B, ale nie z uzlín vyhladovaných B [ 201 ], čo naznačuje, že interakcia s B je dôležitá na zabezpečenie správneho glykozylácia/skladanie. Okrem toho uzliny s dostatkom B tiež poskytli izoformy BiP, ale nie z uzlov s deficitom B. Použitie anti-BiP protilátky odhalilo, že tieto proteíny boli syntetizované a dokonca akumulované v B-deficientných uzlinách strukovín a koreňoch Arabidopsis , čo naznačuje, že B-deficit môže viesť k stresu ER.

Pokiaľ ide o glykolipidy, glykosylinozitol fosforylceramidy (GIPC) všadeprítomné v rastlinách, zvieratách a baktériách boli náhodne izolované a identifikované ako B-viažuce glykolipidy z vegetatívnych bunkových membrán cyanobaktérií Anabaena kultivovaných v médiu s B, ale nie v neprítomnosti tejto mikroživiny [ 202 ]. Voxeur a Fry tiež zistili, že prerušenie boritanových esterových väzieb zvýšilo extrahovateľnosť glykozylinozitolfosforylceramidov (GIPC) z buniek Rosa a ukázali, že GIPC sú schopné interagovať s RG-II, pričom možno vytvárajú komplex GIPC-B-RGII, ktorý môže podporovať dimerizácia RG-II [ 76 ]. Je zaujímavé, že GIPC sú hlavnými zložkami lipidových raftov v eukaryotických bunkách a navrhuje sa, že zmena lipidových raftov môže byť zodpovedná za účinky nedostatku B. Lipidové rafty sú funkčne membránové mikrodomény, ktoré môžu viazať GPI ukotvený transmembránový proteín alebo proteíny spojené s glykánom, ktoré sú pravdepodobne transportované z endoplazmatického retikula a zostavené v Golgiho aparáte [ 203 ]. Hrajú dôležitú úlohu v biosyntetickom a endocytickom prenose vezikúl a GPI, N-glykány alebo G-proteíny spojené s lipidovými raftmi môžu aktivovať rôzne dráhy prenosu signálu, a to aj vo vývoji zvierat, čo môže byť základom na vysvetlenie zlyhania rastlín a organogenéza zvierat pri nedostatku B.

Celkovo môžu byť interakcie sprostredkované B zahŕňajúce RGII-extenzíny-AGP-GPI nevyhnutné na udržanie štruktúrneho a funkčného kontinua bunková stena-membrána-cytoskelet. Okrem toho väzba B na GIPC a glykoproteín spojený s lipidovými raftmi zjavne stabilizovala funkciu endomembránového systému, vezikulárnej dopravy a signálnych transdukčných dráh spojených s membránami, ktoré môžu byť bežné pre rastliny a zvieratá.

3.4. Rozpustné potenciálne ligandy

Vo floémovej šťave boli identifikované rozpustné borátové komplexy so sorbitolom, manitolom, fruktózou, sacharózou a N-acetyl-serínom ako mechanizmy mobility floému B [ 170 , 171 ]. Fruktoboráty majú pozitívny vplyv na ľudské zdravie, keď sa používajú ako doplnok stravy B [ 204 ]. Sú považované za prirodzené zdroje B na uspokojenie požiadaviek B zvierat a ľudí, ale neexistuje dôkaz o ich regulačnej úlohe.

Mnohé regulačné a/alebo signálne molekuly sú ribonukleotidy s potenciálnou schopnosťou tvoriť B komplexy prostredníctvom diesterov s 2′ a 3′ OH svojho ribozylového zvyšku. Ralston a Hunt použili kapilárnu elektroforézu na identifikáciu a kvantifikáciu väzby B na molekuly obsahujúce adenozín a zaradili ju medzi S-adenosylmetionín (SAM) s najvyššou afinitou pre B klesajúci v NAD, adenozínfosfáty (ATP, ADP, AMP) a cAMP s najnižšia afinita [ 172 ]. Pravdepodobné vysvetlenie nepochybne priaznivých účinkov stravy B na zdravie ľudí a hospodárskych zvierat sa čiastočne týka tvorby adenylát-boritanových komplexov [ 205 ], ktoré môžu byť spoločné pre rastliny a boli zdedené „rastlinnými borónmi “ ako pracovná hypotéza . K dnešnému dňu však neexistuje žiadny experimentálny dôkaz in vivo boritanového komplexovania s nukleotidmi. Okrem toho bol B hypoteticky dôležitý pre stabilnú prebiotickú syntézu ribonukleotidov [ 167 ], ale akonáhle je syntetizovaný, fosfát v polohe 5′ destabilizuje borát viazaný na ribózu [ 206 ]. To môže vysvetliť, prečo má SAM vyššiu afinitu k väzbe B a zároveň nepodporuje in vivo komplexáciu ribonukleotidových fosfátov. SAM sa znížil v pečeni potkanov kŕmených zlou B diétou [ 207 ] a je prekurzorom bakteriálnej syntézy AI-2 [ 164 ]. Preto je hodnovernejším ligandom B s biologickým významom. Potenciál in vivo komplexov SAM-B však stále zostáva demonštrovať.

Ďalšie potenciálne B ligandy sú fosfoinozitidy (PI) a rozpustné inozitolfosfáty (IP), ktoré obsahujú dve hydroxylové skupiny v cis konfigurácii v polohách 2 a 3 [ 11 , 15 , 205 ]. Na základe pozorovaného zvýšenia koncentrácie Ca ²⁺ v cytosóle v reakcii na nedostatok B [ 139 , 152 ] by potenciálna komplexácia B s PI alebo IP mohla zabrániť uvoľňovaniu vápnika sprostredkovanému IP3 a následnej signálnej kaskáde v reakcii na B. Avšak, doteraz neboli izolované komplexy B-inozitolu. Okrem toho je pravdepodobné, že blízkosť niekoľkých fosfátových skupín destabilizovala väzbu B, ako sa to deje v ribonukleotidoch.

Dôležitou skupinou regulačných molekúl na post-transkripčnej úrovni sú miRNA, ktoré sú tiež potenciálnymi ligandami B. Niekoľko správ popisuje, že miRNA sú dôležitými regulátormi pre adaptáciu rastlín na B-deficienciu [ 208 , 209 ] a toxicitu [ 210 ] . Podľa našich vedomostí však tvorba in vivo B-miRNA ešte nebola preskúmaná. Naopak, ukázalo sa, že borát podporuje destabilizáciu polymérnej RNA, a preto sa predpokladá, že jeho účasť na prebiotickej syntéze by mala byť obmedzená na ribonukleotidy a nie rozšírená na polynukleotidy [ 211 ].

Celkovo je nedostatok dôkazov o základných úlohách rozpustných boritanových komplexov počas rastu a vývoja. Naopak, niektoré štúdie prehodnocujú myšlienku Loomisa & Dursta a uvádzajú, že interakcia B s ribózou ribonukleotidov môže vysvetliť niektoré účinky toxicity B [ 58 ] a podporujú, že B môže narušiť metabolizmus a vývoj väzbou na ATP, NADH resp. RNA [ 9 , 212 , 213 ]. Napriek tomu by sa „toxická“ väzba B na ribonukleotidy mohla použiť na dosiahnutie priaznivého účinku po opätovnom zásobení B po období nedostatku B. Skutočne sa preukázalo, že kyselina boritá v komplexe s NAD ⁺ inhibuje ADP-ribozylcyklázu, ktorá v eukaryotoch premieňa NAD ⁺ na cyklickú-ADP-ribózu (cADPR), druhého posla, ktorý spúšťa uvoľňovanie Ca2 ⁺ zo skladovacích priestorov [ 214 ]. Tento „toxický“ účinok B inhibujúceho uvoľňovanie Ca2 ⁺ komplexovaním NAD inhibuje proliferáciu rakoviny prostaty [ 215 ]. Hypoteticky by opätovné dodávanie B do B-deficientných rastlín mohlo inhibovať uvoľňovanie Ca2 ⁺ rovnakým alebo podobným mechanizmom, komplexovaním prekurzorov cNMP a inhibíciou zvýšenia cytosolického Ca2 ^{+ cez Ca2 +} kanály riadené cyklickými nukleotidmi . To by teda mohlo zastaviť akumuláciu ROS indukovanú Ca2 ⁺ a zabrániť bunkovej smrti, ktorá sa aktivuje v reakcii na nedostatok B, čo je mechanizmus návratu do normálneho fyziologického stavu.