黃善金實驗室在eLife發(fā)表文章闡明微絲骨架調(diào)控胞間物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔脵C(jī)制
近日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃善金實驗室在《eLife》雜志發(fā)表了題為“擬南芥形成素2通過加帽和穩(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）和其它幾個形成素（formin）家族成員定位于胞間連絲處，通過調(diào)控胞間連絲處微絲骨架的動態(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溃谥参锷L發(fā)育以及與周圍環(huán)境的相互作用的過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)，但植物如何對胞間連絲的通透性實現(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胞間連絲處的微絲骨架進(jìn)行直接觀察。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胞間連絲處的微絲骨架動態(tài)組裝進(jìn)行特異操作。從這個角度看，發(fā)現(xiàn)特異定位于胞間連絲處的微絲骨架成分并對其進(jìn)行遺傳操作，將幫助闡明微絲骨架在胞間連絲處的功能和作用機(jī)制。
該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥formin家族成員AtFH2通過其氨基端的跨膜結(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于其調(diào)控胞間連絲通透性的功能是必要的。據(jù)此推測AtFH2在胞間連絲處通過其氨基端的跨膜結(jié)構(gòu)域定位于胞間連絲處的膜上，然后通過其羧基端的formin同源結(jié)構(gòu)域FH1FH2與微絲正端結(jié)合將微絲錨定在胞間連絲處并穩(wěn)定微絲。該研究表明胞間連絲處微絲的含量或穩(wěn)定性對于調(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formin控制胞間連絲處微絲骨架的動態(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)院劉玉樂教授實驗室的幫助以及國家自然科學(xué)基金委和清華大學(xué)的資助。
文章鏈接：https://elifesciences.org/articles/36316
圖1 AtFH2定位于胞間連絲
圖2 AtFH2的微絲結(jié)合活性對其調(diào)控胞間連絲通透性至關(guān)重要
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