论文部分内容阅读
高等植物茎端分生组织(shoot apical meristems,SAM)中的干细胞能够不断地进行细胞分裂与分化,进而产生植物体地上部分几乎所有的组织与器官,例如叶子、茎及花等。多肽激素CLAVATA3(CLV3)介导的信号转导通路能够促进植物干细胞的分化；而细胞核内转录因子WUSCHEL(WUS)能够维持干细胞未分化的状态,保持干细胞的数目；因此,CLV3介导的信号转导通路与WUS之间组成的精确反馈调节环以调控着植物SAM干细胞的命运。富含亮氨酸重复序列(Leucine-rich-repeat,LRR)的受体蛋白CLAVATA1与CLAVATA2(CLV1/CLV2)组成的异源受体复合体长时间以来被认为是多肽激素CLV3在细胞膜上的唯一受体,其中CLV2被认为仅仅起着稳定CLV1功能的作用。然而最近的遗传学分析已筛选到了一个新的可能编码受体蛋白激酶的基因一CORYNE(CRN),同时发现它同样在CLV3信号通路中起着重要的作用。在一系列遗传学分析的基础上,人们提出了新的CLV3信号通路假设:细胞膜上可能存在两组受体复合体能够同时感受并传导细胞外的CLV3信号,即CLV1同源二聚体与CLV2/CRN异源复合体可能平行、独立地介导CLV3信号。不过,新的信号通路假设仍然仅停留在遗传学上的预测,尚缺乏生物化学和细胞学的证据证实。
本研究为了更好地阐明CLV3的三个可能的受体蛋白之间的相互关系,利用新型的活体条件下检测蛋白质相互作用的技术—萤火虫荧光素酶互补技术(Firefly luciferase complementation imaging assay,LCI)分别在拟南芥叶肉原生质体(Arabidopsis mesophyll protoplasts)和烟草叶片(Nicotiana benthamianaleaves)两个体系中分析了CLV1,CLV2和CRN三个受体蛋白之间的相互作用。通过荧光定位实验表明,CRN蛋白定位于细胞膜上,与之前的基因结构预测相吻合；LCI技术和免疫共沉淀技术(Co-immunoprecipitation assay)都证实了CLV2可以在没有CLV3多肽刺激的情况下直接地与CRN发生相互作用；外源的CLV3多肽处理,并不会明显地影响CLV2-CRN之间的相互作用的强度；从进一步的LCI实验我们还发现CLV1与CLV2并未发生直接的相互作用,但CLV1与CRN之间却存在微弱的相互作用；当CLV1,CLV2和CRN三个蛋白共表达时,它们三者即可形成复合体；除此之外,我们还发现CRN自身可以形成同源二聚体,而CLV1或CLV2则不能。综上所述,通过我们新的生物化学和细胞学证据对新提出的CLV3平行双通路模型提供了直接的证据,从而有助于我们更加深入地认识CLV3信号转导的分子机理。