《Science》植物的RNA信号如何传达?

【字体: 时间:2022年01月14日 来源:Science

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  植物需要一个内部的沟通系统来协调它们的发育和生长。在植物内部,细胞通过RNA片段相互传递信息。CSHL教授大卫·杰克逊发现了一种蛋白质,可以在细胞之间携带这些RNA信息。修补这个通讯系统可以帮助农作物更好地生长,更快地适应环境。

  
   

Arabidopsis Thaliana Plant    

拟南芥植物,它是芥菜的近亲,正在正常生长。冷泉港实验室的大卫·杰克逊教授和他的团队发现了一种正常发育所需的蛋白质,这种蛋白质可以帮助植物细胞交换RNA信息。


生长中的植物如何知道如何、在哪里、何时生长?分裂的细胞需要互相传递信息来协调生长。在植物中,重要的信息被打包成RNA,在细胞之间传递。冷泉港实验室(CSHL)的大卫·杰克逊教授和他的团队通过研究类似芥菜的植物拟南芥发现,RNA信息需要一种特殊的蛋白质来护送它们去需要去的地方。没有这种护送,细胞就不能协调,植物就不能正常发育。

与动物细胞不同,植物细胞被坚硬的细胞壁所包围。信息可以通过被称为胞间连丝的小孔穿过这面墙。领导这项研究的杰克逊实验室的日本博士后Munenori Kitagawa说:“胞间连丝是嵌入细胞壁的纳米通道。它们介导各种信号在细胞之间的传递,包括蛋白质、RNA、激素、离子和营养物质。”

Kitagawa想知道胞间连丝的“门”是如何调节从一个细胞到另一个细胞的信息传递的。该团队发现,RNA信号传递依赖于一种名为AtRRP44a的蛋白质。降低AtRRP44a的含量可以减缓RNA信息的移动;由于缺乏正确的信息,这些植物无法正常生长。在其他植物、酵母和动物中也存在一种与这种护送蛋白类似的蛋白质。研究人员能够将拟南芥信号系统的一部分与玉米部分交换,恢复正常的发育,这表明该信号系统在许多植物中是相似的。杰克逊说:“植物非常复杂。我们认为它们只是坐在环境中,不动,但实际上它们在处理大量的信息。植物的不同部分会相互交流,分享它们是否受到了病原体的攻击,或者是否需要一些营养。”

在最近发表在《科学》(Science)杂志上的一项相关研究中,杰克逊和纽约大学的合作者发现,通过这些“门”传输的信号可以增加玉米根系的细胞层数量,使植物更有可能适应环境变化。

美国国家科学基金会生物科学理事会的项目官员约翰·麦克道尔说:“这篇论文代表了理解细胞之间信息如何交换以控制发育和其他过程的重要一步。通过揭示细胞间通信的一个新组成部分,这项研究为进一步研究打开了大门,使我们能够利用这一过程。”


杂志

Science

DOI

10.1126/science.abm0840


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