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北京大学首次揭示鞘脂骨架分子通过调控植物胞间连丝蛋白PDLP5累积影响

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  原标题:北京大学首次揭示鞘脂骨架分子通过调控植物胞间连丝蛋白PDLP5累积影响胞间连丝的通透性。

  在高▼▲等植物中,胞间连丝(plasmodesmat◇…=▲a,PD)作为细胞质膜的延伸,横跨细胞壁并连接相邻植物细胞形成圆柱状膜性通道(约20-50 nm直径)。胞间连丝运输的物质包括矿质离子、糖、氨基酸和有机酸等小分子物质,且含有诸如蛋白质和核酸等大分子物质。胞间连丝对运输物质分子大小的限度受许多因子的调节。与脂筏膜组分类似,PD膜富含鞘脂类和固醇类分子。胞间连丝结构与功能已成为当前细胞生物学研究的热点。但是,关于鞘脂类分子调控PD功能的机制研究仍未见报▲●…△道。

  鞘脂主要▽•●◆由长链氨基醇★◇▽▼•骨架、长链脂肪酸及头基构成,在参与调控植物的生长发育以及响应外界刺激中发挥着重要作用。该研究利用脂质组学技术发现在拟南芥中,相较◇=△▲于细胞膜组分,PD组分中以饱和鞘胺醇( ▲★-●t18:0 )为骨架的鞘脂比例显著增加。鞘胺醇去饱和酶(SLD8)通过催化氧化反应在在鞘胺醇骨架8号和9号碳之间引入双键,生成不饱和鞘胺醇( t18:1 )。该研究利用拟南芥S△▪▲□△LD8缺失突变体sld1 sld2(累积t18:0)探究PD功能。为检测植物叶片PD基础通透性,作者将分◁☆●•○△子量约为560 Da的荧光染料CFDA滴在四周龄的拟南芥莲座叶叶表皮上,突变体sld1 sld2中CFDA分子的扩散能力显著降低。胼胝质(callose)是一种β-1,3-葡聚糖,普遍存在于高等植物的细胞壁上,在植物生长发育及响应外界刺激的过程中发挥重要调节作用。作者●利用荧光免疫技术检测胼胝质累积。相较于野生型,突变体sld1 ○▲-•■□sld2莲座叶细胞PD周围胼胝质显著聚集,导致突变体PD变窄。RNA-seq数据分析揭示该突变体PD▷•●LP5表达量显著增加。氨基酸•☆■▲序列分析发现,PDLP5跨膜区包含一个假定结合鞘脂分子的基◆◁•序。体外MST实验结果表明PDLP5蛋白特异结合t18:0而不是t18:1。脂质体悬浮实验结果揭示t18:0帮助PDLP5插入脂质体膜上。由于部分植物病原菌在植物细胞间扩散主要通过PD,PD处胼胝质沉积阻止病原菌进入植物体内。该研究选取了半活体营养型病原菌丁香假单胞菌(细菌型)和大丽轮枝菌(真菌型)侵染拟南芥植株。相较于野生型植株,突变体sld1 sld2对两种病原菌表现出显著增强植物抗性。该研究揭示鞘◆■脂分子调控植物胞间连丝蛋白PDLP5的分子机制:增加植物t18:0含量可帮助 PDLP5在胞间连丝上的聚集,导致胞间连丝关闭从而提高植物抗病性(图1)。该研究为植物膜蛋白通过与特殊脂质特异结▪▲□◁合定位于膜上提供了新的思路。

  北京大学刘宁菁博士为该论文第一作者。秦咏梅教授•□▼◁▼为该论文的通讯作者。中国科学院微生物研究所郭惠珊研究员、武汉大学周强辉教授参与了研究工作。该研究得到农业部和国家自然科学基金委员会的资助。返回搜•●狐,查看更多

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