拟南芥α-微管蛋白K40在细胞扩展和细胞增殖中的功能研究

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微管是一种高度动态变化的细胞骨架,由/微管蛋白形成的异二聚体组成。微管蛋白存在多种翻译后修饰,在真核生物的细胞增殖,生长和分化中发挥重要的作用。其中微管蛋白在第40位赖氨酸(K)上的乙酰化修饰在高等生物中十分保守,在脊椎动物神经细胞的轴突和树突的生长发育过程中起到重要作用。在高等植物中,微管蛋白的很多位点被证明参与微管的结构维持并进一步调控植物的形态建成。K40位点在TUA2/4/6蛋白中高度保守,其生物学功能还不清楚。本研究通过在拟南芥中过量表达在第40位用丙氨酸替换赖氨酸的的微管蛋白,竞争性的抑制内源微管蛋白的功能并从而研究微管蛋白K40位在植物生长发育过程中的功能。我们利用Overlap-PCR的方法,将普遍表达的-tubulin6(TUA6)基因进行突变,并用35S启动子驱动TUA6(35S:TUA6K40A)转化野生型拟南芥。结果发现,转基因植物表现出植株矮小、顶端优势丧失等发育缺陷。进一步的分析发现,转基因植物的细胞扩展伸长和细胞增殖都受到抑制。有趣的是,-和微管蛋白以及乙酰化的微管蛋白含量在过量表达TUA6K40A的转基因植物中明显降低,同样标记微管的GFP-TUA6的荧光信号在进行观察发现35S:TUA6K40A转基因植物细胞中含量显著下降,暗示转基因植物中微管结构受到严重破坏。以上这些结果表明微管蛋白K40对维持微管的结构和功能发挥着重要的作用,是高等植物的生长发育过程中细胞正常的增殖和扩展所必需的。
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