Zellulose ist der Hauptbestandteil von Pflanzenzellwänden und bekanntermaßen der tragende Hauptbestandteil von Pflanzenzellwänden. Cellulose findet sich sowohl in den primären Zellwänden, die die meisten Pflanzenzellen umgeben, als auch in sekundären Zellwänden, die spezialisierte Pflanzengewebe umgeben. Wie Cellulose in Pflanzenzellwänden hergestellt, abgelagert und angeordnet wird, ist von großem Interesse für diejenigen, die versuchen zu verstehen, wie sich variable Pflanzenstrukturen aus einem invarianten Embryo entwickeln und wie dieser Prozess durch interne und externe Faktoren beeinflusst wird, denen Pflanzen begegnen können. Die Übertragung der Auswirkungen interner und externer Faktoren auf die Zellulosesynthese erfordert ein Zwischenprodukt, für das Pflanzenhormone gute Kandidaten sind.

Von Pflanzenhormonen ist bekannt, dass sie Pflanzenwachstum und -entwicklung auf zellulärer und ganzer Pflanzenebene regulieren, Prozesse, die von einer kontrollierten Synthese, Ablagerung und Anordnung von Zellulose in der Zellwand abhängen. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Hormonen, die derzeit in Pflanzen bekannt sind, und die Reaktionen, die sie hervorrufen, sind komplex und oft weitreichend. Es ist daher nicht ganz einfach zu verstehen, wie Pflanzenhormone die Zelluloseproduktion und -ablagerung direkt beeinflussen können. In einem kürzlich erschienenen Übersichtsartikel in Annals of Botany, Wang und Kollegen fassen zusammen, was über Zusammenhänge zwischen Zellulosesynthese und Pflanzenhormonen bekannt ist.

Wang und Kollegen diskutieren die bekannten Verbindungen zwischen der Cellulosebiosynthese und der Wirkung der Pflanzenhormone Auxin, Brassinosteroide, Abscisinsäure, Gibberelline, Cytokinin, Ethylen, Jasmonate, Salicylsäure und Strigolacton. Bei Durchsicht der Komplexität aufgrund der breiten Wirkungen dieser Hormone und ihrer schieren Anzahl heben die Autoren hervor, dass es bisher nur wenige Daten gibt, die Pflanzenhormone und die Zellulosebiosynthese direkt miteinander in Verbindung bringen. Eine Ausnahme hiervon ist, dass hormonsensitive Transkriptionsfaktoren bekanntermaßen die Zellwandbildung und insbesondere die Zellulosebiosynthese im Fall von sekundären Zellwänden beeinflussen.

Verbindungen zwischen hormonbeeinflussten Transkriptionsfaktoren und der primären Zellwand-Zellulosebiosynthese bleiben unklar, und ein Screen von Mutanten in Transkriptionsfaktoren, die eng mit Proteinen exprimiert werden, die für die Zellulosebiosynthese in primären Zellwänden erforderlich sind, zeigte keine offensichtlichen Anomalien im Pflanzenwachstum. Wang und Kollegen weisen auch darauf hin, dass Hormone die Produktion kleiner RNAs beeinflussen, von denen bekannt ist, dass sie die Expressionsniveaus und -muster anderer Gene beeinflussen, und schlagen vor, dass diese starke Kandidaten für die hormonvermittelte Regulierung von Genen sind, die mit der Zellulosesynthese zusammenhängen. Ob dies der Fall ist, wird die Zeit zeigen.

Wang und Kollegen diskutieren auch einen anderen wahrscheinlichen Weg, auf dem Pflanzenhormone die Zellulosesynthese beeinflussen können, posttranslationale Modifikationen, die die Proteinaktivität und -häufigkeit beeinflussen können. Es ist bekannt, dass Proteine, die mit der Zellulosesynthese in Verbindung stehen, das Ziel mehrerer posttranslationaler Modifikationen sind, und es wurde gezeigt, dass eine Stelle das Ziel einer Brassinosteroid-empfindlichen Modifikation ist. Die Autoren schlagen vor, dass die Wirkungen von Hormonen auf andere bekannte Modifikationsstellen von Zellulosesyntheseproteinen weiter untersucht werden sollten. Zusammenfassend hebt die Übersicht von Wang und Kollegen hervor, dass es zwar Verbindungen zwischen der Zellulosebiosynthese und der großen Vielfalt der von Pflanzen produzierten Hormone geben muss, Beispiele dafür jedoch rar sind. Im Zeitalter hochverfügbarer Transkriptomik-, Proteomik- und chemischer Biologie-Toolkits dürfte unser Wissen über die Zusammenhänge zwischen Pflanzenhormonen und der Zellulosebiosynthese jedoch zunehmen.