清華黃善金實(shí)驗(yàn)室發(fā)文闡明微絲骨架調(diào)控胞間物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔脵C(jī)制

清華新聞網(wǎng)9月6日電 8月28日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃善金實(shí)驗(yàn)室在《e生命》（eLife）期刊發(fā)表了題為“擬南芥形成素2通過(guò)加帽和穩(wěn)定胞間連絲處的微絲調(diào)控細(xì)胞間運(yùn)輸”（Arabidopsis Formin 2 Regulates Cell-to-Cell Trafficking by Capping and Stabilizing Actin Filaments at Plasmodesmata）的研究成果。該工作證明了擬南芥形成素2（AtFormin2，AtFH2）和其它幾個(gè)形成素（formin）家族成員定位于胞間連絲處，通過(guò)調(diào)控胞間連絲處微絲骨架的動(dòng)態(tài)組裝特性進(jìn)而控制植物細(xì)胞與細(xì)胞之間的物質(zhì)運(yùn)輸。

胞間連絲是植物細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)，是植物細(xì)胞間物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，在植物生長(zhǎng)發(fā)育以及與周?chē)h(huán)境的相互作用的過(guò)程中起著重要的作用。胞間連絲的通透性必須受到精確的調(diào)節(jié)，但植物如何對(duì)胞間連絲的通透性實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格調(diào)控目前還了解甚少。已有的研究表明微絲骨架參與調(diào)控胞間連絲的通透性，但潛在的作用機(jī)制并不清楚。相關(guān)的研究進(jìn)展緩慢，主要有以下兩方面的原因。第一，由于胞間連絲結(jié)構(gòu)小且深埋于細(xì)胞壁中，目前缺乏有效的手段對(duì)胞間連絲處的微絲骨架進(jìn)行直接觀(guān)察。第二，由于一些微絲骨架成分共存于細(xì)胞質(zhì)和胞間連絲，目前缺乏有效的手段對(duì)胞間連絲處的微絲骨架動(dòng)態(tài)組裝進(jìn)行特異操作。從這個(gè)角度看，發(fā)現(xiàn)特異定位于胞間連絲處的微絲骨架成分并對(duì)其進(jìn)行遺傳操作，將對(duì)闡明微絲骨架在胞間連絲處的功能和作用機(jī)制有很大的幫助。

 AtFH2的微絲結(jié)合活性對(duì)其調(diào)控胞間連絲通透性的重要性

該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥formin家族成員AtFH2通過(guò)其氨基端的跨膜結(jié)構(gòu)域特異定位于胞間連絲處。AtFH2功能缺失增加了胞間連絲的通透性。體外生化分析發(fā)現(xiàn)AtFH2缺乏該家族成員典型的微絲成核活性，但保留了和微絲正端互作的特性，并具有穩(wěn)定微絲的活性。研究證明AtFH2和微絲互作的活性對(duì)于其調(diào)控胞間連絲通透性的功能是必要的。

據(jù)此推測(cè)，AtFH2在胞間連絲處通過(guò)其氨基端的跨膜結(jié)構(gòu)域定位于胞間連絲處的膜上，然后通過(guò)其羧基端的formin同源結(jié)構(gòu)域FH1FH2與微絲正端結(jié)合。該研究表明胞間連絲處微絲的含量或穩(wěn)定性對(duì)于調(diào)控胞間連絲通透性具有重要作用。

該研究還發(fā)現(xiàn)單子葉植物水稻的一些formin家族成員也定位于胞間連絲處，表明通過(guò)formin控制胞間連絲處微絲骨架的動(dòng)態(tài)組裝進(jìn)而調(diào)控胞間連絲通透性的機(jī)制在高等植物中具有普遍性。

論文的第一作者為黃善金課題組的工作人員刁敏博士，通訊作者為黃善金研究員。該研究得到了清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉玉樂(lè)教授實(shí)驗(yàn)室的幫助以及國(guó)家自然科學(xué)基金委和清華大學(xué)的資助。

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https://elifesciences.org/articles/36316

供稿：生命學(xué)院 編輯：華山 審核：襄楠