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凱氏帶形成的分子機(jī)制研究取得進(jìn)展

時間:2020/7/29閱讀:1069
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北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李磊研究組該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥漆酶家族成員LAC3在根部內(nèi)皮層細(xì)胞胞外形成特異的表達(dá)域,與凱氏帶質(zhì)膜定位蛋白CASP共同提供凱氏帶的定位信息。

在植物根部內(nèi)皮層細(xì)胞垂周和橫向細(xì)胞壁的特定區(qū)域,形成以木質(zhì)素為主要組分的凱氏帶,阻斷物質(zhì)運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)外體途徑,使得營養(yǎng)物質(zhì)只能通過共質(zhì)體途徑才能進(jìn)入中柱并向上運(yùn)輸。此前報道,凱氏帶質(zhì)膜定位蛋白CASP、受體激酶SGN1和SGN3及其配體CIF小肽、過氧化物酶PER64等蛋白參與凱氏帶的建立。凱氏帶與動物細(xì)胞緊密連接的不同之處在于,細(xì)胞壁從物理上隔離了相鄰細(xì)胞的質(zhì)膜。那么,相鄰內(nèi)皮層細(xì)胞如何跨過細(xì)胞壁產(chǎn)生并識別彼此的位置信息?

為解答上述問題,研究者通過基因表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)漆酶基因LAC3特異表達(dá)在內(nèi)皮層細(xì)胞,利用proLAC3::LAC3-eGFP轉(zhuǎn)基因報告材料,發(fā)現(xiàn)LAC3在凱氏帶發(fā)育的整個過程中都圍繞著CASP表達(dá)域以及木質(zhì)素域。運(yùn)用化學(xué)遺傳方法抑制漆酶表達(dá)后,研究者發(fā)現(xiàn)凱氏帶變得更加彌散且在靠近皮層一側(cè)出現(xiàn)依賴SGN3通路的異位木質(zhì)素沉積,同時發(fā)現(xiàn)CASP1的定位也失去清晰邊界而變得更加彌散。以上結(jié)果提示LAC3可能在胞外確定凱氏帶的位置信息,與CASP蛋白相互配合,從而指導(dǎo)形成極性定位的凱氏帶結(jié)構(gòu)。

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