Rho家族是一類 GTP 結合蛋白，具有 GTP 酶活性，因此，習慣被稱為 Rho GTP 酶。Rho GTP 酶是重要的信號轉導分子，參與多種重要的細胞生命活動，在細胞骨架重組調控方面其重要作用【1,2】。ROP（Rho-like GTPases from Plant）為植物中特有的小分子G蛋白 Rho 家族的成員，通過控制微管和肌動蛋白絲調控細胞壁沉積模式，從而確定細胞形狀和功能【3】。
在植物木質部導管的發育過程中，細胞壁沉積並不是均勻分布的，有些地方並不發生沉積，這些細胞壁沉積被局部抑制的地方會在次生細胞壁中形成小的凹陷孔洞，被稱為紋孔，水分通過紋孔在木質部導管之間移動。
前期研究報導，ROP11 局部活化通過其效應子 MIDD1 和驅動蛋白 13A 誘導微管解聚，從而形成紋孔【4】。然而，ROP 信號如何在細胞壁中建立具有特化結構域的邊緣和邊界仍知之甚少。
近日，來自日本國家遺傳學研究所的Yoshihisa Oda團隊在Nature communications在線發表了題為 A Rho-actin signaling pathway shapes cell wall boundaries in Arabidopsis xylem vessels 的研究論文，該研究發現了 Rho-actin 信號傳導途徑在擬南芥木質部導管中形成細胞壁邊界的新機制。
該研究鑑定了新的調控擬南芥中次生木質部導管分化的 ROP 信號途徑。通過分析在擬南芥導管分化過程中上調的基因，作者鑑定了一個具有捲曲螺旋結構域的新蛋白，命名為 WAL，並分析了其亞細胞定位，發現 WAL 蛋白以絲狀結構於次生細胞壁紋孔處累積，調節細胞壁向內生長，並與 F-actin 相互作用，促進紋孔邊緣肌動蛋白組裝。進一步的研究發現，DUF620 結構域蛋白 BDR1 與 WAL 相互作用並募集 WAL 到質膜，這種募集機制是 ROP 依賴的。BDR1 是 ROP 效應子，定位於次生細胞壁紋孔邊緣。
紋孔中ROP信號通路的示意圖
這些結果表明，BDR1 和 WAL 介導的 ROP-actin 途徑，形成紋孔邊界。該研究揭示了一種獨特的機制，其中兩個密切相關的 ROP 途徑調節細胞壁沉積模式，建立微小但高度特化的細胞壁結構域。WAL 和 BDR 在開花植物中高度保守，並且在若干個樹種的紋孔中也發現肌動蛋白環，這表明 ROP-BDR-WAL 途徑可以被廣泛保存並且有助於在各種植物中提供強有力的水分運輸。
參考文獻：
1.Heasman, S. J. & Ridley, A. J. Mammalian Rho GTPases: new insights into their functions from in vivo studies. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 9, 690-701 (2008).
2.Chiou, J. G., Balasubramanian, M. K. & Lew, D. J. Cell polarity in yeast. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 33, 77-101 (2017).
3.Yang, Z. &Lavagi, I. Spatial control of plasma membrane domains: ROP GTPase-based symmetry breaking. Curr. Opin. Plant. Biol. 15, 601-607 (2012).
4.Oda, Y. & Fukuda, H. Initiation of cell wall pattern by a Rho- and microtubule-driven symmetry breaking. Science 337, 1333-1336 (2012).
https://doi.org/10.1038/s41467-019-08396-7
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.