Deciphering the role of eukaryotic translation initiation factor 3 subunit M (eIF3M) in male gametophyte development

Abstract

Pollen germination and pollen tube growth are highly sensitive to increased temperatures. During heat stress (HS), global translation is largely suppressed to prioritize the synthesis of essential proteins required for cellular viability and protection against protein misfolding. Eukaryotic translation initiation factor (eIF3) plays a crucial role in protein homeostasis by selectively regulating the translation of stress-responsive mRNAs under heat stress conditions. Through genetic analysis using T-DNA insertion lines, RNA interference, and CRISPR-Cas9 mutants, this study established that eIF3M1 and eIF3M2 are critical regulators of male gametophyte development in a stage-specific manner. Here, it was shown that under normal conditions, the double mutant of A. thaliana eIF3M, eif3m1/eif3m2, had poorly germinating pollen tubes (PT), lost PT integrity and showed an increased rate of aborted seeds. Surprisingly, under HS of 37řC, eif3m1 pollen germination outperformed wild-type Col-0, showing enhanced PT integrity. We established that the improved thermotolerance of the eif3m1 PT was a result of increased expression levels of its paralog eIF3M2, which in turn upregulated HSP70 mRNA and protein levels. Indeed, direct overexpression of eIF3M2 upregulated HSP70 expression, whereas, eif3m2 knockdown...

in Czech Klíčení pylu a růst pylových láček jsou velmi citlivé k působení zvýšených teplot. Během teplotního stresu obecně dochází k výraznému omezení běžné translace, aby byla upřednostněna syntéza proteinů nezbytných pro přežití buněk a ochranu před nesprávným skládáním proteinů. Eukaryotický translační iniciační faktor eIF3 a zejména jeho podjednotka eIF3M hraje klíčovou roli v udržení proteinové homeostázy tím, že selektivně reguluje translaci mRNA reagujících na stresové podmínky. Pomocí genetických analýz využívajících T-DNA inserční linie, RNAi a CRISPR-Cas9 mutanty tato práce prokázala, že eIF3M1 a eIF3M2 jsou zásadními regulátory stresové odpovědi samčího gametofytu v různých fázích jeho vývoje. Potvrdili jsme, že dvojitý mutant huseníčku rolního v genech kódujících podjednotky eIF3M, eif3m1/eif3m2, vykazuje za normálních podmínek sníženou klíčivost pylových láček, ztrátu jejich integrity a zvýšený podíl abortovaných semen. Při teplotním stresu (37 řC) však pyl jednoduchého mutanta eif3m1 překvapivě klíčí lépe než pyl rostlin divokého typu Col-0, přičemž mutantní pylové láčky vykazují zvýšenou strukturální integritu.Zjistili jsme, že lepší termotolerance pylových láček u mutanta eif3m1 je důsledkem zvýšené exprese jeho paralogu eIF3M2, který ovlivňuje hladinu mRNA i proteinů HSP70....