中国农大朱蕾组揭示拟南芥驱动蛋白ARK2稳定微管正端并促进微管成束的分子机制

微管的动态变化和组织对于植物细胞的形态建成非常重要 (Chen et al., 2016; Elliott and Shaw, 2018)。驱动蛋白是一类以微管为轨道，在细胞中执行众多生物学功能的分子马达。之前的研究表明，驱动蛋白除了具有运输囊泡和膜性细胞器，参与细胞分裂及信号传导等功能，还参与了微管的动态调控 (Zhu and Dixit, 2012; Drechsler and McAinsh, 2016; Molodtsov et al., 2016)。而在植物细胞中，驱动蛋白是如何调控微管动态和组织方式的，仍有待研究。

JIPB近日在线发表了中国农业大学傅缨教授课题组朱蕾副教授的题为 “ARK2 stabilizes the plus-end of microtubules and promotes microtubule bundling in Arabidopsis” 的研究论文（htt‍ps://d‍oi.org/‍10.1111/jip‍b.13373）。该研究发现，拟南芥微管驱动蛋白ARMADILLO REPEAT KINESIN (ARK) 家族成员ARK2可以追踪并稳定正在生长的微管正端，促进了平行微管束的形成。

ARMADILLO REPEAT KINESIN (ARK) 是一个植物特有的驱动蛋白亚家族,在拟南芥中有三个成员 (ARK1，ARK2，ARK3)。ARK2已被证明参与了根表皮细胞的形态发生。然而，ARK2蛋白的生物学功能以及对微管的作用特征还不清楚。该研究通过共聚焦显微镜观察证明了ARK2与周质微管共定位，在体外和体内都能促进微管束的形成。药理学实验和微管动力学分析表明，ARK2能稳定周质微管。实时动态观察发现， ARK2可以以向前行进的方式沿周质微管移动，可在微管的正端和侧壁定位。ARK2可以追踪并稳定正在生长的微管正端，促进了平行微管束的形成。活细胞成像实验显示ARK2缺失后，突变体下胚轴细胞的周质微管密度降低，成束的微管显著减少，也说明ARK2参与了周质微管列阵的组织调控。

傅缨教授课题组长期从事植物细胞形态发生过程中细胞生长控制机理的研究。利用不同生长类型的模式细胞，研究细胞骨架响应生长发育信号（如激素）及环境信号（如非生物逆境胁迫），调控植物细胞生长和形态建成的分子机制及相关信号转导网络。本篇论文进一步揭示了驱动蛋白在调控植物间期细胞中微管骨架动态变化和组织排列中的作用。中国农业大学生物学院植物生理学与生物化学国家重点实验室博士生兰秒为该论文的第一作者，朱蕾副教授为该论文的通讯作者。中国农业大学傅缨教授也参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、和科技部重点研发项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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