研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的“分裂或分化”植物轉(zhuǎn)化

來自VIB和根特大學(xué)的科學(xué)家在珍妮魯西諾娃教授的指導(dǎo)下，在植物中發(fā)現(xiàn)了一種新的機(jī)制，它控制著氣孔譜系不對(duì)稱或分化的重要決策步驟。這是植物表面不對(duì)稱細(xì)胞分裂產(chǎn)生的氣孔和微小氣孔形成的決定性步驟。在模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana)中，他們鑒定了支架蛋白POLAR，并證明POLAR將GSK3樣激酶的一個(gè)子集帶到氣孔前體細(xì)胞極化端的相互作用配偶體，從而啟動(dòng)不對(duì)稱細(xì)胞分裂。這種通過支架的驚人調(diào)節(jié)可能是植物中控制GSK3樣激酶功能的更常見機(jī)制。

阿瑙爾特和他的同事們?cè)谡淠蒴斘髦Z娃教授(VIB-烏根特)的指導(dǎo)下研究了氣孔的發(fā)育。已知GSK3樣激酶可以同時(shí)促進(jìn)和抑制氣孔形成，但尚不清楚它在同一氣孔譜系的細(xì)胞中是如何存在的。利用VIB-烏根特植物系統(tǒng)生物學(xué)中心和瓦赫寧根大學(xué)建立的蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)方法，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種植物和氣孔譜系特異性支架蛋白POLAR，它可以調(diào)節(jié)GSK3樣激酶的亞細(xì)胞位置。

這篇論文的第一作者Anaxi Houbaert(VIB-UGent)解釋說：“我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)POLAR和GSK3樣激酶共表達(dá)時(shí)，激酶靶向質(zhì)膜并在氣孔前體細(xì)胞的一側(cè)極化。另一方面，當(dāng)POLAR不存在時(shí)，激酶位于細(xì)胞核中以促進(jìn)細(xì)胞分化。”支持他們的說法的最有力證據(jù)之一來自于配備門控技術(shù)的共焦顯微鏡的研究。這一特性使研究人員能夠消除細(xì)胞區(qū)室的自發(fā)熒光，例如葉綠體，它在構(gòu)成植物葉表皮的細(xì)胞中含量豐富。因此，有可能大大提高信噪比，并使葉片發(fā)育過程中內(nèi)源性低表達(dá)激酶可視化。

Xihoubaert (Vib-ugent):“我們知道氣孔的發(fā)育受到嚴(yán)格的調(diào)控，正反饋回路相互控制，形成了一個(gè)靈活但強(qiáng)大的機(jī)制來驅(qū)動(dòng)表皮的發(fā)育。然而，發(fā)現(xiàn)這個(gè)角色令人驚訝。POLAR是一種支架蛋白。我們想研究POLAR家族的功能，以及類似的支架蛋白是否可以調(diào)節(jié)其他植物組織中GSK3樣激酶的活性?！盝enny Russinova教授(VIB-UGent):“我們的發(fā)現(xiàn)提出了驅(qū)動(dòng)擬南芥細(xì)胞分裂和分化的光分子機(jī)制。由于GSK3樣激酶和POLAR蛋白家族的直向同源化合物可以在單子葉和雙子葉植物中找到，因此這些直向同源化合物在其他植物物種中是否相同，以及這些物種是否可以作為作物改良的潛在目標(biāo)，還有待研究。”

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