张彦和李厦课题组揭示新的调控花粉管顶端生长的分子机制
发布时间: 2018-08-27                 浏览次数: 13

近日,我院张彦和李厦课题组在Cell子刊Molecular Plant上发表了题为“AGC1.5 kinase phosphorylates RopGEFs to control pollen tube growth”的研究论文,揭示了蛋白激酶AGC1.5通过磷酸化RopGEFs,调控花粉管顶端生长的分子机制。

顶端生长是真核生物中普遍存在的一种细胞生长方式。在被子植物中,花粉管通过顶端生长将精细胞运输至卵细胞完成双受精。前期研究表明,活性的小G蛋白ROP在细胞质膜上的不对称分布对于花粉管的顶端生长起着关键作用。鸟苷酸交换因子(GEFs)可以将GDP结合的非活性形式ROP转换为GTP结合的活性形式ROP,通过调控活性小G蛋白ROP的时空分布,调控花粉管的顶端生长。然而,RopGEFs作为可以被磷酸化的蛋白,花粉管中催化其磷酸化的激酶及其磷酸化的生物学意义尚不清楚。

该课题组的前期工作表明,双突变体agc1.5agc1.7花粉管以弯曲缠绕的方式生长,暗示顶端生长异常(Zhang et al., 2009; Plant J)。本研究证明agc1.5agc1.7花粉管中活性小G蛋白ROP的顶端分布及下游信号途径均发生改变,暗示蛋白激酶AGC1.5调控ROP的动态活化,从而影响花粉管顶端生长。

通过全基因组酵母双杂交筛库、BiFC、CoIP等手段,研究发现蛋白激酶AGC1.5与RopGEF的催化结构域PRONE结合。通过磷酸化实验、定点突变、荧光融合定位、遗传学等手段,证明蛋白激酶AGC1.5在特定位点磷酸化RopGEF的PRONE结构域,从而控制RopGEF在花粉管顶端质膜上的动态定位,继而影响活性ROP介导的信号途径。研究结果为深入理解花粉管顶端生长的调控网络提供了重要信息。

张彦教授和李厦副教授为本论文共同通讯作者。李恩博士为本论文第一作者。山东农业大学柴森,葛福荣博士,张威通,冯强楠,以及香港中文大学姜里文教授、崔勇博士也参与此项研究。本研究受到国家自然科学基金委及山东省双一流建设经费和自然科学基金委项目的支持。