The Plant Cell | 皮层微管组织在玉米细胞分裂末期中的分子作用机制

生物通过细胞分裂的精确定位以产生正确大小和形状的细胞。在植物细胞中，新的细胞壁是由沿着反向平行的微管和膜质体在细胞中间的建成。膜质体向细胞皮层的一个特定位置扩张，称为分裂位点，但它如何准确地到达分裂位点尚不清楚。

美国加利福尼亚大学河滨综合基因组生物学研究所植物细胞生物学中心植物和植物科学系Carolyn G. Rasmussen等人近日在The Plant Cell上发表了一篇题为“Cortical microtubules contribute to division plane positioning during telophase in maize”的研究论文，研究人员利用表达活细胞微管标记物的玉米表皮细胞，将成膜细胞定位与分裂位点定位蛋白联系起来。研究人员观察到玉米叶表皮细胞在末期过渡期间在细胞皮层积聚微管阵列。在膜质体到达细胞皮层之前，这些皮层末期微管短暂地与分裂位点相互作用。当微管接触分裂位点定位的TANGLED1蛋白或其他密切相关的蛋白时微管积聚暂时停止。在末期，微管捕获和暂停使皮层微管垂直于分裂部位排列。一旦膜质体到达细胞皮层，皮层终末期微管主要通过平行捆绑并入膜质体。成膜体中微管的加入促进了分裂位点定位的调整。研究人员猜测分裂位点定位蛋白如TANGLED1在末期组织皮质微管，介导膜质体在最终分裂平面的定位。

通过末期皮质微管积累和定向的分析结果表明，皮层终末期微管在终末期积累，但在成膜体到达皮层之前。在玉米表皮细胞中，皮层终末期微管阵列丰富，并且平均垂直于分裂位点定向。尽管它们很难看到，但皮层终末期微管可能是植物细胞的一个保守特征。另外，为了评估皮层终末期微管与成膜体微管相比是否具有不同的性质，用微管不稳定剂丙酰胺处理玉米表皮细胞，进行微管动力学分析，结果表明，与间期皮层微管或成膜体微管相比，皮层终末期微管对5µM丙氨酰胺处理更敏感，这表明它们更有可能是单一的、高度动态的、未捆绑的微管，与成膜体不同，这与研究人员的成像数据一致。

为了解TAN1在末端捕获微管的作用，研究人员检查了与分裂位点以及细胞内其他位置相互作用的单个微管。结果表明，皮层终末期微管并不是仅仅由于与反向平行微管接触而在分裂位点暂停。相反，无论是否存在来自另一侧的微管，微管都会在分裂位点暂停，这表明位于分裂位点的一种或多种蛋白质介导了微管暂停。

皮层终末期微管阵列与成膜细胞的相互作用：为了研究皮层终末期微管阵列如何与成膜细胞相互作用，使用了延时成像。结果表明，在野生型和tan1细胞中，与成膜细胞密切接触的皮层终末期微管主要添加到前缘。尽管在野生型和tan1细胞中，皮质终末期微管与成膜细胞的相互作用相似，但在tan1细胞内，皮质终晚期微管的丰度、方向和相对积累更为多变。此外，为分析皮层终末期微管积累对成膜细胞扩张轨迹的影响，研究人员使用延时成像，测量了成膜细胞随时间的运动，以及相应的皮层端粒的微管阵列。

研究人员发现，在成膜细胞到达细胞皮层之前，玉米的皮层减数分裂微管阵列在减数分裂过程中积累并与分裂位点相互作用。作者认为皮层的端粒微管加末端在TAN1点附近的分裂位点是稳定的。而且除了TAN1，其他候选MAP也可能有助于在末期分裂位点的皮层微管的稳定。由于大多数皮质终末期微管没有被捆绑成反平行的微管阵列，而是直接与分裂位点相互作用，因此皮质终末期纳米管更有可能与其他类别的微管结合蛋白相互作用。微管和微丝与分裂位点定位蛋白（如MYOSINVIII）的相互作用可能是植物分裂平面定位的广泛保守特征。

原文链接：

https://academic.oup.com/plcell/article/35/5/1496/7031744

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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