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PNAS∣李磊研究组在凯氏带形成的分子机制研究中取得进展

澳门新葡新京-澳门新葡新京『官方首页』: 2020-06-30

2020年623日,澳门新葡新京李磊研究组在PNAS杂志在线发表了题为“Laccase3-based extracellular domain provides possible positional information for directing Casparian strip formation in Arabidopsis”的研究论文。该研究发现拟南芥漆酶家族成员LAC3在根部内皮层细胞胞外形成特异的表达域,与凯氏带质膜定位蛋白CASP共同提供凯氏带的定位信息。

在植物根部内皮层细胞垂周和横向细胞壁的特定区域,形成以木质素为主要组分的凯氏带,阻断物质运输的质外体途径,使得营养物质只能通过共质体途径才能进入中柱并向上运输。此前报道,凯氏带质膜定位蛋白CASP、受体激酶SGN1SGN3及其配体CIF小肽、过氧化物酶PER64等蛋白参与凯氏带的建立。凯氏带与动物细胞紧密连接的不同之处在于,细胞壁从物理上隔离了相邻细胞的质膜。那么,相邻内皮层细胞如何跨过细胞壁产生并识别彼此的位置信息?

为解答上述问题,研究者通过基因表达谱发现漆酶基因LAC3特异表达在内皮层细胞。利用proLAC3::LAC3-eGFP转基因报告材料,发现LAC3在凯氏带发育的整个过程中都围绕着CASP表达域以及木质素域(图1)。运用化学遗传方法抑制漆酶表达后,研究者发现凯氏带变得更加弥散且在靠近皮层一侧出现依赖SGN3通路的异位木质素沉积,同时发现CASP1的定位也失去清晰边界而变得更加弥散。以上结果提示LAC3可能在胞外确定凯氏带的位置信息,与CASP蛋白相互配合,从而指导形成极性定位的凯氏带结构。


1.LAC3特异定位于CASP1及凯氏带木质素域的周围。


澳门新葡新京李磊研究员和中科院生物物理研究所蔡华清研究员为本文的共同通讯作者,李磊课题组CLS博士研究生庄严为本文第一作者。该项目受到科技部重点研发计划、国家自然科学基金、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室以及北大-清华生命科学联合中心的资助。

原文链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/06/18/2005429117

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