新發(fā)現(xiàn)的監(jiān)管程序解釋了工廠的發(fā)展

植物中的血管組織分布水和養(yǎng)分，從而確保不斷生長(zhǎng)。每個(gè)新細(xì)胞需要在血管組織中發(fā)育成其各自的細(xì)胞類型。慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些細(xì)胞如何知道它們應(yīng)該發(fā)展成哪種細(xì)胞類型。

在生長(zhǎng)過(guò)程中，植物在數(shù)周，數(shù)月和數(shù)年內(nèi)不斷形成新的葉子，分枝和根。這些最初是通過(guò)細(xì)胞分裂形成的，在此期間細(xì)胞以高度復(fù)雜但有序的過(guò)程發(fā)育。這些發(fā)育計(jì)劃的一個(gè)結(jié)果是植物的維管組織，其以葉脈的形式對(duì)人眼可見(jiàn)。血管組織遍布整個(gè)植物體，通過(guò)木質(zhì)部向植物提供來(lái)自地面的水和鹽，以及通過(guò)韌皮部從光合作用產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物如糖。

“但是新形成的細(xì)胞如何知道它應(yīng)該成為一個(gè)韌皮部細(xì)胞?”請(qǐng)問(wèn)植物系統(tǒng)生物學(xué)主席Claus Schwechheimer教授和該研究的共同作者。“為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們與洛桑的同事們合作進(jìn)行了多年的研究。”這些研究機(jī)構(gòu)在最近一期“自然”雜志上已經(jīng)描述了這種機(jī)制在植物中的作用方式。

細(xì)胞如何成為韌皮部細(xì)胞?

“早在2009年，洛桑的團(tuán)隊(duì)就證明缺乏某種蛋白質(zhì)(BRX)的植物在形成韌皮部細(xì)胞方面存在問(wèn)題，”TUM的共同作者Lanassa Bassukas表示。“與此同時(shí)，他們還觀察到它對(duì)植物激素生長(zhǎng)素具有高度敏感的反應(yīng)。根據(jù)生長(zhǎng)素值是低還是高，蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜內(nèi)或在細(xì)胞內(nèi)降解。”

當(dāng)TUM研究人員發(fā)現(xiàn)一種名為PAX的新調(diào)節(jié)劑時(shí)，這就變得相關(guān)了。在這種調(diào)節(jié)劑的幫助下，激素生長(zhǎng)素可以通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)移出細(xì)胞。正如在BRX蛋白缺陷的植物中，沒(méi)有PAX的植物具有較少的韌皮部細(xì)胞。

“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，一方面值得注意的是PAX調(diào)節(jié)因子可被BRX蛋白延遲，另一方面，隨著細(xì)胞中生長(zhǎng)素水平的增加，PAX變得更加活躍，”Martina Kolb和Ulrich解釋說(shuō)。來(lái)自慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Hammes，他們通過(guò)生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)研究為新模型提供了重要發(fā)現(xiàn)。

根據(jù)他們的發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)素最初積聚在新開(kāi)發(fā)的細(xì)胞中。這是因?yàn)锽RX在PAX調(diào)節(jié)劑的幫助下阻止來(lái)自其他韌皮部細(xì)胞的激素被運(yùn)出細(xì)胞。生長(zhǎng)素隨時(shí)間累積，然后導(dǎo)致BRX降解，導(dǎo)致PAX調(diào)節(jié)劑(現(xiàn)已被激活)從細(xì)胞中輸出生長(zhǎng)素。因?yàn)锽RX蛋白質(zhì)以一定的時(shí)間延遲再次形成，它阻止生長(zhǎng)素運(yùn)輸，所以系統(tǒng)像變阻器一樣重復(fù)調(diào)節(jié)自身。

許多植物發(fā)育過(guò)程依賴于生長(zhǎng)素運(yùn)輸和類似于PAX的調(diào)節(jié)劑。隨著通過(guò)蛋白質(zhì)的負(fù)調(diào)控的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的控制水平，其可以適用于其他過(guò)程。

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