《Cell | 植物细胞外果胶-RALF相分离介导FERONIA全局信号传导功能》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-12-29
  • 2023年12月28日,麻省大学的研究人员在Cell发表题为Extracellular pectin-RALF phase separation mediates FERONIA global signaling function的文章。

    FER及其共受体LLG1(LORELEI-LIKE糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白[GPI-AP]1)深刻影响了整个植物生命周期的广泛过程。与它们的肽配体快速碱化因子(RALF)一起发挥作用, RALF-FER-LLG1信号模块与生长调节有关,并与多种主要激素调节过程交叉,和对环境胁迫的反应,如高盐度、高光和病原体。

    FER细胞质结构域直接与鸟嘌呤交换因子相互作用,激活RAC/ROP(植物的RHO GTP酶),并发出烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶依赖性活性氧(ROS)产生的信号。与动物和酵母中的RHO GTP酶类似,RAC/ROP是控制植物中众多信号通路的主要分子开关,ROS是无处不在的第二信使。这种核心的FER-LLG1-RAC/ROP-ROS信号通路允许广泛的功能多样化,从极化细胞生长到雄性-雌性相互作用。FER还影响细胞质和细胞核途径的复杂网络,包括由光敏色素控制的过程,光敏色素是生长和发育的光感受器和关键调节器。然而,关于FER-LLG1如何实现其广泛功能范围的总体观点尚不清楚。

    该研究证明RALF与细胞壁多糖果胶结合。它们相分离并将FER和LLG1募集到果胶-RALF-FER-LLG1缩合物中,以启动RALF触发的细胞表面反应。研究人员进一步表明,两个经常遇到的环境挑战,即升高的盐度和温度,触发了RALF-果胶相分离、混杂的受体聚集和大量的内吞作用,这一过程对于从应激诱导的生长停滞中恢复至关重要。该研究的结果支持RALF果胶相分离介导细胞外骨架机制,广泛激活FER-LLG1依赖性细胞表面反应,介导FER在植物生长和存活中的整体作用。

  • 原文来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867423013247
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    • 本文内容转载自“ BioArt植物”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/9gezzTNEEjLk8Xpfc3DSTA 2023年11月9日,瑞士洛桑大学与法国巴黎萨克雷大学的研究人员在Science发表题为Plant cell wall patterning and expansion mediated by protein-peptide-polysaccharide interaction的研究论文。该研究使用拟南芥花粉管为模型系统,证明了RAPID ALKALINIZATION FACTOR 4 (RALF4)与LEUCINE-RICH REPEAT EXTENSIN8(LRX8)形成异四聚体,通过RALF4的多阳离子表面以电荷依赖的方式特异性地与去甲基化果胶相互作用,该过程是形成细胞壁的关键。 植物细胞壁由纤维素微纤维和果胶等基质聚合物组成,细胞壁多糖组装成特定的模式是植物生长发育所必需的。一直以来,植物细胞壁单体如何形成一个可生长发育的细胞壁的模式是植物生物学的核心问题。细胞扩增需要快速的反馈信号严格控制,这些信号相互协作调控细胞壁形成,避免细胞壁完整性的丧失,而该过程中通过去甲基化调节多聚半乳糖醛酸电荷发挥关键作用,但具体的分子机制尚未明晰。 该研究证明了RALF4在细胞壁形成过程中的信号及结构的双重作用。LRX8-RALF4复合物不仅作为信号分子,还作为细胞壁的组成成分,结合并凝聚果胶等细胞壁多糖形成网状结构,并在花粉管生长过程中保持细胞壁的完整和可扩展性。该研究可能为揭示蛋白-多糖相互作用在细胞壁结构和功能中的其他作用提供灵感。
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    •     相分离作为生物大分子在细胞内形成无膜结构,在生物体的发育和信号转导过程中发挥着重要功能。植物光周期调控因子CONSTANS (CO)蛋白能够与核转录因子NF-YB2和NF-YC9互作,共同激活开花关键基因FLOWERING LOCUS T (FT)的表达,进而促进植物成花转换。而相分离在这个过程中是否发挥作用以及具体的分子机制仍不清楚。     近日,中国科学院华南植物园农生中心侯兴亮研究员和新加坡南洋理工大学缪岩松副教授通过合作研究揭示了相分离在植物开花过程中的具体调控机制。研究发现CO、NF-YB2和NF-YC9蛋白在植物中可形成相分离,为深入解析其具体的形成机制和调控功能,研究人员分别利用原生质体、体外实验体系以及转基因植株检测这些转录因子对FT基因表达的调控。结果发现,CO蛋白在光信号响应下逐渐积累,并从扩散状态形成聚集的渗透簇,这一过程依赖于B-box基序;而NF-YB2和NF-YC9与CO通过多价共组装,维持CO液相凝聚体组装状态和转录活性,阻止CO抑制性慢扩散凝聚体的形成,后者会阻碍FT表达的激活。     为了探明NF-Y因子如何维持CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚体具有流动性,从而开花基因的转录激活。研究人员发现NF-YC9的内在无序区域(IDR)包含一个多谷氨酰胺(polyQ)基序,通过优化谷氨酰胺残基重复次数能够调节CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚体的功能物质属性,并影响CO的功能。CO/NF-YB2/NF-YC9识别特定的FT启动子,形成的CO/NF-YB2/NF-YC9/FT凝聚体具有液相流体性,从而允许FT的转录激活。     该研究揭示了相分离在植物成花转换过程中的关键作用,阐明植物如何通过调控转录因子凝聚体状态这一微妙的策略精确控制开花进程,为植物光周期成花途径机制的认识提供了新的见解。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊The EMBO Journal上。中国科学院华南植物园博士后黄翔和新加坡南洋理工大学博士后马智明为该论文共同第一作者,侯兴亮研究员和缪岩松副教授为共同通讯作者。该项研究得到广州市科技计划、广东省重点领域研发计划等项目的资助。论文链接:https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-024-00293-0