Role of formins in the organization and dynamics of intracellular structures in Arabidopsis thaliana

Abstract

Na základě podrobné fenotypové charakterizace fh1 a fh2 mutantů bylo prokázáno, že AtFH1 (At3g25500), nejvíce exprimovaný formin Arabidopsis thaliana, a jeho nejbližší homolog AtFH2 (At2g43800) ovlivňuje dynamiku aktinových mikrofilament a mikrotubulů. Mutanti postrádající fh1 vykazovali zvýšenou citlivost k inhibitoru polymerace aktinu Latrunculinu B (LatB). Epidermální buňky děložních lístků forminových mutantů byly výrazněji laločnaté než u divokého typu, a byly také nalezeny rozdíly v uspořádání vodivých pletiv. Nepodařilo se získat dvojité homozygoty fh1 fh2, protože nejméně jeden z těchto dvou forminů je zřejmě nezbytný pro řádný vývoj gametofytu. Byly standardizovány metody pro pozorování a kvantitativní charakterizaci architektury a dynamiky kortikálního cytoskeletu s využitím konfokální laserové skenovací mikroskopie (confocal laser scanning microscopy, CLSM) a epifluorescenční mikroskopie s variabilním úhlem osvitu (variable angle epifluorescence microscopy, VAEM). Pomocí těchto metod se podařilo zjistot, že mutanti mají více F-aktinových provazců, které jsou méně dynamické než v rostlinách divokého typu, avšak dynamika mikrotubulů je zvýšená. Kořenový fenotyp, fh1 mutantů byl nadále zesílen v přítomnosti heterozygotní fh2 mutace. SMIFH2, inhibitor aktivity forminů, vyvolával podobné...

On the basis of detailed phenotypic examination of fh1 and fh2 mutants we observed that the main housekeeping Arabidopsis thaliana formin AtFH1 (At3g25500) and its closest relative, AtFH2 (At2g43800) are involved in both actin filaments and microtubule dynamics. fh1 mutants showed increased sensitivity to the actin polymerization inhibitor Latrunculin B (LatB). Formin mutants had cotyledon pavement cells which exhibited more pronounced lobes compared to the wild type, and alterations in vascular tissue patterning were found. The double fh1 fh2 homozygote was not obtained, suggesting that at least one functional formin gene is required for proper gametophyte development. Methods used to observe and quantify both architecture and dynamics of the cortical cytoskeleton from confocal laser scanning microscopy (CLSM) and variable angle epifluorescence microscopy (VAEM) were standarized and allowed to find that mutants exhibited more abundant but less dynamic F- actin bundles and more dynamic microtubules than wild type seedlings, fh1 mutant phenotype observed in roots was further aggravated by a (heterozygous) fh2 mutation. The formin inhibitor SMIFH2 mimicked the alterations observed in fh1 mutants in plants, it has been the first report of this inhibitor in plants. Defects in membrane trafficking were...