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继续教育培训网首页在植物中,某些转录因子在一个细胞中产生,但有时其mRNA 可以通过胞间连丝或相邻植物细胞之间的通道进行运输,充当细胞间通信的移动信号。该系统有助于调控干细胞发育。但是其运输的分子机制仍然知之甚少。2022年1月13日,Science杂志在线发表了来自美国冷泉港实验室和华中农业大学David Jackson课题组题为“An RNA exosome subunit mediates cell-to-cell trafficking of a homeobox mRNA via plasmodesmata”研究论文。该研究表明 KN1 mRNA 的细胞间运动需要核糖体 RNA 加工蛋白 44A (AtRRP44A)。AtRRP44A 通过胞间连丝促进 mRNA 运输,以调控植物中干细胞依赖性过程。
胞间通信在植物发育,抗病性和对来自外部环境的各种胁迫的响应中起关键作用。作为有效细胞间通讯的策略,植物已经进化出由胞间连丝(PD)和韧皮部介导的植物特异性同源性途径,以在细胞之间转运信号分子。以往研究表明各种类型的植物RNA种类,包括mRNA、siRNA、miRNA、rRNA和tRNA,可以从一个细胞移动到另一个细胞(短程)或系统地(远程)潜在地调控整株植物的生理过程。玉米 KNOTTED1 (KN1) 同源域转录因子是第一个发现其蛋白和mRNA 通过胞间连丝运输到细胞间以控制植物干细胞的维持,然而其mRNA 运输的分子机制尚未得到解决。
该研究在拟南芥中建立了一个基因筛选体系,具体是使用 Rubisco 小亚基 2b 启动子在无表皮毛gl1突变体叶片的叶肉细胞层中表达pRbcS::GFP~GL1~KN1 C(KN1 C 末端运输结构域)载体。该载体表达的GFP~GL1~KN1C融合蛋白可以恢复gl1突变体的毛状体形成,这归因于KN1 的mRNA的细胞间运输,即“毛状体拯救系统”。因此,下一步该研究通过EMS诱变后筛选出两个两个缺乏毛状体的突变体rb31-7和mk5-140,这两个突变体表现为表皮细胞中的 GFP~GL1~KN1 C积累显着降低,进一步证实KN1 运输受到抑制。
接下来就按照研究套路进行,首先克隆这个两个突变体编码同一个基因,即拟南芥核糖体 RNA 加工蛋白 44A (AtRRP44A) ,该蛋白为是 RNA 外泌体的一个亚基。进一步证实 AtRRP44A 是 KN1 和 STM 的功能和运输所必需的,并表明 AtRRP44A 依赖性 mRNA 运输是细胞间蛋白质运输和干细胞所必需的。此外,研究表明AtRRP44A 的这一作用似乎与其在 RNA 代谢中的功能无关,AtRRP44A 可能是通过与胞间连丝相互作用并介导 KN1 mRNA 的细胞间运输
综上所述 KN1 mRNA 的运输是由拟南芥中的 AtRRP44A 介导的,这表明这种机制是多种植物中植物干细胞功能所必需的。RRP44A 是否在其他植物移动 RNA 的运输中起作用还有待观察。