研究人員發(fā)現(xiàn)了新的分裂或區(qū)分植物轉(zhuǎn)換

來自VIB和根特大學(xué)的科學(xué)家在Jenny Russinova教授的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了一種新的植物機制，它控制著氣孔譜系中不對稱或分化的重要決定步驟。這是由不對稱細胞分裂產(chǎn)生的氣孔，植物表面的微小孔隙形成的決定性步驟。在模式植物擬南芥中，他們鑒定了一種支架蛋白POLAR，并證明POLAR將一部分GSK3樣激酶帶到它們在氣孔前體細胞極化末端的相互作用配偶體中，以啟動不對稱細胞分裂。通過支架這種令人驚訝的調(diào)節(jié)可能是控制植物中GSK3樣激酶功能的更常見機制。

Anaxi Houbaert及其同事在Jenny Russinova教授(VIB-UGent)的指導(dǎo)下研究了氣孔的發(fā)育。已經(jīng)知道GSK3樣激酶可以同時促進和抑制氣孔形成，但不清楚它是如何存在于相同的氣孔譜系細胞中的。利用VIB-UGent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樣激酶的亞細胞位置。

該論文的第一作者Anaxi Houbaert(VIB-UGent)解釋說：“我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)POLAR和GSK3樣激酶共表達時，激酶靶向質(zhì)膜并在氣孔前體細胞的一側(cè)極化。另一方面，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)POLAR不存在時，激酶位于細胞核中以促進細胞分化。“

支持他們主張的最強有力證據(jù)之一源于配備門控技術(shù)的共聚焦顯微鏡研究。這一特征使研究人員能夠清除來自細胞區(qū)室的自發(fā)熒光，例如葉綠體，大量存在于構(gòu)成植物葉表皮的細胞中。結(jié)果，可以大大改善信噪比并且允許在葉發(fā)育期間內(nèi)源性低表達激酶的可視化。

Anaxi Houbaert(VIB-UGent)：“我們知道氣孔發(fā)育受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié)，正負(fù)反饋回路相互控制，形成一種靈活而又強大的機制來驅(qū)動表皮發(fā)育。但發(fā)現(xiàn)這一角色令人驚訝POLAR作為一種支架蛋白我們想研究POLAR家族的功能，并探討類似的支架蛋白是否能調(diào)節(jié)其他植物組織中的GSK3樣激酶活性。“

Jenny Russinova教授(VIB-UGent)：“我們的發(fā)現(xiàn)提出了驅(qū)動擬南芥細胞分裂和分化的輕分子機制。由于GSK3樣激酶和POLAR蛋白家族的直系同源物可以在單子葉植物和雙子葉植物物種中找到，如果這些直向同源物在其他植物物種中的表現(xiàn)方式相同，以及這些是否可以作為作物改良的潛在目標(biāo)，還有待研究。“

由Houbaert等人開發(fā)的POLAR引導(dǎo)信號復(fù)合裝配和定位驅(qū)動不對稱細胞分裂。發(fā)表于“ 自然”雜志。

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