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植物细胞继承了从母细胞向上和向下的位置的知识

2019-02-25 10:58:29 • 来源：

知道哪种方式上升或下降对所有生物都很重要。对于生长在土壤和花朵上方的植物而言，这种极化错误会导致许多问题。在植物中，整个生物体的极化取决于每个被极化的细胞。然而，细胞分裂会破坏极化。如何重建极性以前是未知的。

植物细胞继承了从母细胞向上和向下的位置的知识

现在，奥地利科学技术研究所(IST奥地利)的研究人员解决了一个难题：他们发现植物细胞继承了母细胞上下的知识。该研究由奥地利科学技术研究所(IST奥地利)教授JiříFriml，MatoušGlanc博士领导。Friml集团的学生MatyášFendrych，以前是Friml集团的博士后，现在是布拉格查理大学的助理教授，今天在Nature Plants上发表。

激素生长素的定向转运在植物中建立极化，但这种转运依赖于每个细胞中PIN生长素转运蛋白的极性分布。这意味着每个单元格必须以极性组织，以便工厂区分向下。然而，细胞分裂提出了挑战：在每个部门，极性膜蛋白(例如PIN生长素转运蛋白)的运输被重定向到两个新形成的膜。因此，PIN生长素转运蛋白转运极性在其中一个子细胞中丢失每次分裂后。如何再次设置正确的极性是未知的。使用一种新的转基因拟南芥植物系，其中荧光PIN生长素转运蛋白只能在分裂细胞中进行，研究人员实时跟踪PIN蛋白及细胞分裂过程中的极性。

第一作者马图斯·格兰克说，他们发现的是令人惊讶的。“我们认为细胞需要与邻居通信以正确地重新建立极性。所以我们首先寻找将在细胞之间发送的信号。但我们没有找到这样的东西。相反，我们发现极性是通过母细胞。“

Glanc补充道，目前尚不清楚母细胞如何与子细胞上下交流。“我们知道极性信息不是通过来自邻居的信号来传达的，而是从母细胞中传承的 - 我们仍然试图了解它是如何的。”

研究人员还发现，从细胞表面去除蛋白质的内吞作用对于这种极性重建至关重要。以前，人们认为分裂后“错误”细胞侧的PIN生长素转运蛋白被内吞作用去除并穿梭到正确的一侧。在论文中，研究人员表明，错误放置的转运蛋白不是被运送到周围，而是被内吞和破坏。制造新的PIN转运蛋白并将其插入细胞膜的正确侧面。

一组激酶PINOID及其同源物WAG1和WAG2通过称为磷酸化的化学反应修饰PIN转运蛋白，并且对于确定它们的极性也是至关重要的。所有三种激酶不再起作用的植物在细胞分裂后不能重新建立极性。在这些突变体中，我们看到当植物出现极性错误时会发生什么：根不会沿着重力向下生长到土壤中，而是挥动并转向。

格兰克说，虽然该研究为如何重建极性提供了一些关键的答案，但仍有更多的问题需要解决。“我们已经确定内吞作用和磷酸化是极性建立的关键步骤，我们已经证明极性是从母体遗传的。但我们仍然需要找到遗传信息的本质。它是细胞固有的东西，但是蛋白质是什么，脂质或糖的参与还有待观察。“

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