Исследование раскрывает новый механизм регуляции судьбы мейотических клеток у цветковых растений
Китайские учёные выявили ключевую роль пары гомологичных цинк-пальцевых белков C3H14/15 в поддержании судьбы мейотических клеток путём устранения аномально экспрессируемых транскриптов соматических клеток пыльника
Короткое резюме
Научная группа под руководством профессора Ван Инсяна из Школы наук о жизни Южно-Китайского сельскохозяйственного университета на модельных растениях Arabidopsis thaliana, рисе и сое раскрыла центральный механизм, с помощью которого пара гомологичных цинк-пальцевых белков C3H14/15 поддерживает судьбу мейотических клеток, удаляя аномально экспрессируемые транскрипты соматических клеток пыльника. Результаты опубликованы онлайн в журнале Nature Plants.
Пыльник — мужской репродуктивный орган цветковых растений — служит местом образования и развития репродуктивных клеток в пыльцу. В пыльнике репродуктивные клетки и окружающие соматические клетки, такие как тапетум, происходят из одних и тех же предшественников — археспориальных клеток, но их судьбы принципиально различаются: репродуктивные клетки через мейоз производят мужские гаметы, тогда как тапетум посредством программируемой клеточной смерти (PCD) обеспечивает питание и материальную поддержку развития пыльцы. Исследователи сравнили транскриптомные данные меристемы соцветия Arabidopsis, раннего пыльника, мейотических клеток и клеток тапетума и выявили гены C3H14 и C3H15, преимущественно экспрессируемые в мейотических клетках. Одновременная мутация обоих генов не влияла на дифференцировку клеточных слоёв пыльника и вступление репродуктивных клеток в мейоз, но приводила к остановке мейотического процесса, накоплению активных форм кислорода (ROS) и признакам программируемой клеточной смерти, сходным с тапетумом.
Биохимические эксперименты, цитологическая визуализация и генетическая верификация показали, что C3H14/15 распознают и связывают специфические мотивы мРНК ключевых генов соматических клеток пыльника (AG, SPL, RBOHE) и взаимодействуют с белками деградации РНК — компонентами процессинговых телец и комплекса CCR4-NOT, подавляя или разрушая аномальные соматические транскрипты на посттранскрипционном уровне. Мутация гомологичных генов C3H14/15 у сои и риса вызвала идентичные фенотипы, подтвердив консервативность механизма у цветковых растений. Работа впервые описывает новый механизм поддержания судьбы репродуктивных клеток в период мейоза и предоставляет теоретическую основу для дальнейшего изучения полового размножения растений и искусственного управления судьбой репродуктивных клеток.
Открытие C3H14/15 как ключевых регуляторов
Пара гомологичных CCCH-цинк-пальцевых белков C3H14/15 специфически локализуется в мейотических клетках пыльника и необходима для поддержания их судьбы
Механизм посттранскрипционной очистки
C3H14/15 распознают и связывают мРНК соматических генов пыльника (AG, SPL, RBOHE) и через взаимодействие с процессинговыми тельцами и комплексом CCR4-NOT обеспечивают их деградацию
Фенотип двойного мутанта
Потеря функции C3H14/15 вызывает остановку мейоза, накопление ROS и программируемую клеточную смерть мейотических клеток, а также повышение экспрессии генов раннего развития пыльника и тапетума
Эволюционная консервативность
Мутация гомологичных генов у сои и риса воспроизводит те же фенотипы, что подтверждает универсальность механизма у цветковых растений
Текст сгенерирован с использованием ИИ
