Science 揭示重要植物信号机制

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Science 揭示重要植物信号机制

来自加州大学河滨分校、中科院上海生命科学研究院、新加坡国立大学等处的研究人员，证实细胞表面ABP1-TMK生长素传感复合物激活了ROP GTPase信号通路。这一研究成果发表在2月28日的《科学》（Science）杂志上。
论文的通讯作者是“千人计划”特聘专家杨贞标（Zhenbiao Yang）教授。杨教授是目前国际植物科学界学科带头人之一，在植物细胞生长调节分子与遗传机理、植物激素信号传导、植物细胞壁分解酶等领域有重要的贡献。现任加州大学河滨分校教授、中科院上海生命科学研究院研究员。中科院上海植物逆境生物学研究所的徐通达(Tongda Xu)研究员是这篇论文的第一作者。
生长素做为植物中最重要的激素之一能够调节植物几乎所有的生长过程，包括胚胎发育，营养生长，生殖生长等。在细胞水平上，生长素可以同时调节细胞扩张，细胞分裂，以及细胞分化等。但目前对于这一小分子激素发挥如此多不同作用的机制还不是很清楚，它有可能被多个功能不同的生长素感知及信号传导系统所感知。
过去的研究表明生长素可以被细胞核内受体TIR1家族蛋白所接收，从而导致IAA蛋白的降解和ARF转录因子的激活，最终控制基因表达。但此生长素信号途径不能完全解释生长素在植物中的所有作用，尤其是一些经由生长素激活的快速反应，比如细胞骨架的变化。
生长素结合蛋白1(Auxin Binding Protein 1,ABP1)被发现已近40年，最近的研究表明ABP1可独立于TIR1家族蛋白接收胞外生长素调控质膜过多或细胞质反应。ABP1有可能还与TIR1/AFB信号通路协调作用调控了基因转录。ABP1对于早期胚胎发育、根系发育、叶扩展、细胞形态发生、PIN生长素转运蛋白亚细胞分布起至关重要的作用。此外，ABP1还是质膜生长素依赖性ROPs激活，随后调控细胞骨架组织和clathrin介导的PIN蛋白胞吞作用的必要条件。但目前尚不清楚ABP1传送生长素信号调控这些胞质反应的机制。
在这篇新文章中，研究人员报道称发现受定位于质膜的TMK受体样激酶与ABP1相互作用，转导生长素信号激活了质膜相关ROPs，导致了拟南芥叶扁平细胞细胞骨架及形态改变。细胞表面ABP1与TMK互作是由生长素所诱导，通过ABP1来感知生长素。
研究结果表明TMK蛋白和ABP1形成了一个细胞表面生长素传感复合体，激活ROP信号通路，调控了非转录细胞质反应以及相关的基本过程。这一研究发现为阐明细胞表面生长素感知的作用以及它与TIR1/AFB细胞核生长素感知的关系等多个方面奠定了基础。