Kortikální cytoskelet, exocytický komplex exocyst a jejich role v morfogenzi rostlinných buněk

Abstract

Plant cell morphogenesis is largely dependent on the coordination of cytoskeletal elements, plasma membrane, and vesicle trafficking. Formin proteins are nucleators of the actin cytoskeleton. Plant Class I family formins are integral membrane proteins and thus have the ability to coordinate cytoskeletal dynamics with the plasma membrane localization. We identified Arabidopsis thaliana formin AtFH4 as a microtubule associated protein. The binding is conferred by a novel domain located between the transmembrane domain and the formin homology 1 domain. The protein associated with actin in in vitro conditions. Overexpressed AtFH4 accumulated in the endoplasmic reticulum, and induced coalignment of endoplasmic reticulum membranes with microtubules. Together, these data suggest that the combination of plant-specific and conserved domains enables AtFH4 to function as an interface between membranes and both major cytoskeletal networks . Secretory pathways supported by the activity of the Golgi apparatus play a crucial role in cytokinesis in plant cells. Prior to their fusion with the plasma membrane, secretory vesicles are tethered at exocytic sites by the exocyst, an octameric protein complex. We analysed the mutant in the EXO84b exocyst subunit, and discovered that the mutant plants were dwarfed and exhibited...

Morfogeneze rostlinných buněk úzce souvisí s koordinací plasmatické membrány, cytoskeletu a exocytózy. Forminy jsou proteiny regulující tvorbu vláken aktinového cytoskeletu. Rostlinné forminy náležející do třídy I jsou integrální membránové proteiny, mohou tedy regulovat dynamiku cytoskeletu z pozice membránového proteinu. Zjistili jsme, že formin AtFH4 z Arabidopsis thaliana se váže na mikrotubulární cytoskelet. Doména zodpovědná za tuto vazbu se nachází mezi transmembránovou a "formin homology 1" doménou. V in vitro podmínkách vázal AtFH4 protein aktinová vlákna. AtFH4 se lokalizoval do membrán endoplasmatického retikula, když byl overexprimován v buňkách tabáku. Zároveň tato lokalizace způsobila rozmístění membrán endoplasmatického retikula podél mikrotubulárního cytoskeletu. Z těchto výsledků vyvozujeme, že AtFH4 je schopný být současně umístěn v membráně a svoji vazbou na aktin a mikrotubuly propojovat tyto dva typy cytoskeletu. Rostlinná cytokineze závisí na sekretorické dráze; na exocytóze i endocytóze. Před tím, než sekretorické váčky splynou s plasmatickou membránou, jsou k ní poutány "poutacím komplexem" zvaným exocyst, složeným z osmi podjednotek. Analyzovali jsme mutanty v jedné z podjednotek exocystu A. thaliana - EXO84b. Mutantní rostliny byly zakrslé, nejspíše kvůli porušené sekretorické...