山东农业大学李厦/南开大学张彦团队揭示拟南芥R-SNARE蛋白YKT61介导根尖分生组织细胞分裂的作用机制

根系生长是通过根尖分生组织（RAM）的细胞分裂、分化和伸长的协调来维持的。植物激素油菜素内酯（BRs）在RAM发育中起着复杂的作用，BR信号的增强和减弱均会导致RAM大小和根系生长的降低。位于质膜上的激酶受体BRI1（BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE1）能够感知并激活BRs信号，因此BRI1的动态亚细胞分布对BR信号转导至关重要。BRI1通过后高尔基体囊泡组成性分泌到质膜，通过网格蛋白依赖性和甾醇依赖性途径内吞，并靶向液泡进行泛素化后的降解。

异四聚体蛋白复合物SNARE介导囊泡靶向的膜融合，对于内膜蛋白的动态靶向十分重要。据报道，拟南芥中囊泡相关的R-SNARE VAMP727和膜靶向相关的Qa-SNARE SYP22与BRI1互作并调控其质膜靶向。然而，SNARE蛋白突变体中BRI1的质膜靶向缺陷如何影响RAM发育的潜在机制尚不清楚。

2023年11月30日，Plant Physiology在线发表了山东农业大学生命科学学院李厦教授课题组题为“R-SNARE protein YKT61 mediates root apical meristem cell division via BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE1 recycling”的研究论文，该研究发现拟南芥SNARE蛋白YKT61通过影响BRI1的动态靶向而对BR调控的RAM发育至关重要。

拟南芥YKT61是一种非典型的R-SNARE蛋白，不包含其他R-SNAREs所具有的跨膜（TM）结构域，因此它主要存在于细胞质。该团队之前研究发现，YKT61的功能缺失导致雌/雄配子体致死（Ma et al., 2021）。在此，通过利用YKT61的弱突等位基因，ykt61部分回补（ykt61-pc）株系，发现YKT61敲降导致因细胞分裂减少而造成的RAM长度降低，这与bri1-116突变体类似。YKT61与BRI1互作，对于BRI1靶向质膜的动态再循环至关重要。进一步分析表明，YKT61对液泡的动态生物发生、高尔基体形态的维持和内吞作用均十分重要，这也可能是对发育产生广泛影响的原因。

综上，由囊泡机制（如SNARE）连接的内膜隔室通过影响膜蛋白的动态靶向来作用于核调控的细胞活动（如分裂和分化），这些结果支持了从内膜系统到细胞核的逆向信号通路。

图1. YKT61的敲降干扰了RAM发育过程中的细胞分裂

图2. YKT61的敲除减弱了BRI1蛋白的靶向性和丰度

山东农业大学生命科学学院马婷博士为本文第一作者，李厦教授和南开大学生命科学学院张彦教授为论文共同通讯作者，南开大学生命科学学院研究生谭俊茹参与了此次研究，特别感谢山东大学白明义教授和河北师范大学汤文强教授提供实验材料的帮助。该项工作得到了国家自然科学基金（31970332 to S.L., 32270805 to Y.Z.）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad634

转自：“植物生物学研究”微信公众号

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