華中師范大學,加州大學:揭示細胞極性生長調控新機制

    導讀:快速頂端生長是一種重要的細胞極性生長模式，表現為細胞的生長和伸長主要集中于頂端并形成長條形的管狀結構，這一生長模式有助于細胞快速感知并傳遞胞外信號，與胞外進行物質交流，讓細胞穿透狹窄的細胞間隙并進行長距離定向生長。 

    ELISA試劑盒報道:來自加州大學河濱分校，華東師范大學生科院的研究人員發表了題為“The REN4 rheostat dynamically coordinates the apical and lateral domains of Arabidopsis pollen tubes”的文章，揭示了網格蛋白介導的內吞調控擬南芥花粉管頂端膜與側面膜分子的極性分布及細胞頂端極性生長的分子作用機理。

    這一研究成果公布在Nature Communication雜志上，文章通訊作者為加州大學河濱分校楊貞標教授，作者為華東師范大學生命科學學院李暉。

    快速頂端生長是一種重要的細胞極性生長模式，表現為細胞的生長和伸長主要集中于頂端并形成長條形的管狀結構，這一生長模式有助于細胞快速感知并傳遞胞外信號，與胞外進行物質交流，讓細胞穿透狹窄的細胞間隙并進行長距離定向生長。例如動物神經細胞、微生物真菌、植物根毛及花粉管等都利用頂端快速生長模式行使功能。單倍體植物花粉管細胞具有結構簡單、生長快速、可體外培養等優點，使得其成為研究細胞頂端生長的重要模式材料。

    近年來，國內外對調控花粉管極性生長的分子機理進行了大量研究，研究表明植物*的分子開關Rho GTPase 家族成員ROP1介導的信號通路在細胞極性生長調控的過程中發揮了極其重要的作用。其中，建立和維持活性ROP1在快速頂端生長的花粉管質膜區的動態分布非常關鍵，但如何維持ROP1在花粉管頂端質膜極性分布的分子機理仍不清楚。

    在這篇文章中，研究人員創建化學遺傳學的篩選方法并分離鑒定到ROP1增強子突變體ren4，發現在低濃度微絲去聚合化合物LatB的作用下，突變體中花粉管頂端質膜分布的活性ROP1的擴展至側面區域，導致ren4花粉管膨大，表明了細胞骨架與REN4協同互作調節ROP1信號通路。

    REN4編碼了一個WD40結構的Scaffold蛋白，該類蛋白介導了蛋白蛋白之間的互作。李暉等人通過酵母雙雜交的篩選發現REN4與側面膜定位的內吞Adaptor ENTH家族成員EAP1互作，進一步發現網格蛋白介導的內吞途徑在花粉管中與REN4共定位于側面膜區域，且EAP1過表達減弱了REN4在側面膜上的分布，導致REN4抑制花粉管萌發及生長的表型得以恢復。

    REN4通過與內吞adpator EAP1和ROP1互作激活了REN4與ROP1在頂端膜與側面膜臨界區的內吞，維持了REN4和ROP1在花粉管質膜中的極性分布。這些實驗研究結果也通過數學模擬模型加以證實，模型動態模擬結果表明REN4作為時空變阻器限制了頂端質膜ROP1的時空分布并且穩定了花粉管的頂端生長及其擺動 。

    這項研究成果結合了遺傳學、細胞生物學和數學模擬模型等研究方法，以擬南芥花粉管為模式系統，發現了快速頂端生長細胞的側面膜極性因子REN4和頂端膜極性因子活性ROP1互作激活網格蛋白介導的內吞發生，建立并維持這些作用因子的極性分布，闡明了植物小G蛋白ROP1、細胞骨架與胞吞作用endocytosis共同形成調節花粉管極性生長的細胞與分子反饋調控網絡。這些發現將為研究其它物種快速頂端生長細胞的作用機理提供重要的參考和借鑒意義。上海恒遠公司ELISA試劑盒感謝多年以來各位老師對本公司的大力支持，希望通過我們的不懈努力能為科研事業做出更大的貢獻！