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2017-04-26

—Phosphatidylinositol 3-phosphate-bingding protein AtPH1 controls the localization of the metal transporter NRAMP1 in Arabidopsis

PNAS, (2017); DOI: 10.1073/pnas.1702975114

植物生长过程中,组织模式是一个动态的维持过程。在胚胎发育后期的生长过程中,植物组织需要持续生成,这个过程需要细胞不对称分裂和细胞系的特异性。本文作者发现,在拟南芥根生长过程中,转录因子BRIDs家族和SCARECROW可以调节细胞系的类型、位置信号、生长模式和分裂类型,这些转录因子是地下组织干细胞和细胞系的胚后期发育决定因子;而位置信号转录因子SHOT-ROOT(一个可移动的转录因子)可进一步激活,它指导细胞的不对称分裂和细胞类型的模式化。本文作者阐明BRIDs家族、SCARECROW和SHOT-ROOT转录因子通过调节拟南芥根中不同细胞类型模式的建成,来确保整个生长过程的可塑性。ABA 可以调节植物生长发育的很多过程,尽管ABA主要的受体以及信号通路已经被阐明,但是其复杂的信号转导过程仍需要进一步研究。本文作者发现了两个新的蛋白TOPP1和AtI-2能够与ABA的受体PYLs以及信号途径中下游正调控因子SnRK2s相互作用。除此之外,作者发现TOPP1能够抑制SnRK2s的激酶活性,并且这种抑制作用能够进一步被AtI-2增强,并且AtI-2能够增强TOPP1以及SnRK2s的相互作用。topp1以及ati-2突变体对ABA和盐处理高度敏感。转录组分析发现多个ABA响应基因在这些突变体中均被上调。脂双分子层为细胞发挥时空特性提供了可能性。近些年,越来越多的脂类分子被鉴定出来,然而对细胞内脂类分子的时空组织分布情况的认识还非常少。在这篇文章中,作者对小鼠肝脏细胞在一整天中细胞核和线粒体的脂质组变化进行了分析,结果表明,脂质分子种类和不同类型的脂质存在潜在的关联性。最明显的是,在细胞核和线粒体中脂质积累呈现昼夜变化,而且这种变化呈现阶段性和稳定地响应饲喂时间。作者的研究解析了细胞内脂类的时空分布,以及揭示了这种分布受到昼夜节律的调控。环境温度调节植物生长发育的众多方面,但一直以来温度的感受器并不清楚。本文作者证明红光受体phytochrome B (phyB)可以通过温度依赖的活跃的Pfr state到非活跃的Pr state 的反转来实现温度感知。通过一系列的实验验证拟南芥在不同温度不同光照下下phyB 的Pfr-Pfr状态的转变以及对phyB核小体形状改变的统计,揭示出phyB对温度和光照这两种环境信号都能响应,从而推测出phyB除了红光受体的功能,还是一个温度感应器。控制细胞分裂平面的方向对于多细胞生物的形态发生至关重要。在植物中,皮层细胞的分裂平面在有丝分裂之前就由早前期带(PPB)决定了。拟南芥突变体trm (TON1 Recruiting Motif) 中PPB的形成被破坏,但间期微管不受影响,本文作者对该突变体进行了细致地研究。令人意外的是,研究发现早前期带(PPB)的破坏既不消除根细胞限定皮质分裂区的能力,也不会引起异常的细胞分裂模式,而是影响了细胞分裂取向的精确性。研究结果表明,PPB微管阵列可能不是决定分裂平面的方向,而是限制纺锤体旋转以增加细胞分裂的稳定性。金属离子在细胞内稳态的精细调控依赖于金属离子转运蛋白在胞内不同细胞器膜上的转运,然而,目前对于这些转运蛋白定位的调控却知之甚少。拟南芥幼苗正常生长发育,需要载体蛋白NRAMP3和NRAMP4将种子液泡中储存的铁离子转运出来,为光合作用做准备。本文作者发现,拟南芥AtPH1蛋白的PH结构域发生突变后,可以恢复nramp3nramp4双突变体缺铁表型。AtPH1蛋白可以结合PI3P,并且在晚期胞内体发挥作用。作者进一步的研究发现,AtPH1蛋白功能缺失后,会导致金属离子转入蛋白NRAMP1错误定位到液泡上,从而恢复nramp3nramp4双突变体缺铁表型。本文的研究,预示着含PH结构域蛋白可作为PI3P的效应子参与蛋白分选。