陕西
生长素通过极性运输在植物组织中形成浓度梯度，调控细胞差异性生长及植物器官发育。生长素的定向运输依赖于PIN等生长素转运蛋白在质膜上的极性分布，这一过程受到胞吞、胞内分选、循环运输及SNARE蛋白复合体介导的膜融合等多个环节的精细调控。然而，SNARE复合体如何受到调控，以支持生长素转运蛋白的动态分布及生长素梯度重塑，仍有待深入研究。微管是细胞骨架的主要成员。植物细胞中的周质微管紧邻细胞质膜分布，除调控细胞壁纤维素沉积和细胞扩张外，也参与多种胞内运输过程，但是微管与质膜SNARE复合体的功能关系，以及如何参与生长素介导的细胞差异性生长的具体机制并不清楚。
近日，中国农业大学生物学院、植物抗逆高效全国重点实验室毛同林/王向锋团队在Science Advances杂志上在线发表题为A MAP-SNARE interaction links cortical microtubules to the exocytic fusion machinery during auxin-dependent growth remodeling的研究论文，以拟南芥顶端弯钩（apical hook）为模型，揭示了微管结合蛋白WDL4连接周质微管与质膜SNARE复合体，促进PIN向质膜的循环运输，进而参与生长素介导的细胞差异性生长的分子机制。
研究发现，WDL4与SNARE蛋白SYP121相互作用，共同参与调控顶端弯钩张开过程。SYP121是定位于细胞质膜的Qa-SNARE蛋白，通过与定位于囊泡膜上的R-SNARE蛋白配对，形成SNARE复合体，介导囊泡与质膜融合。进一步分析表明WDL4能够增强SYP121和R-SNARE蛋白VAMP721之间的相互作用，并促进VAMP721在光诱导弯钩张开过程中的质膜积累。相关的药理学实验发现，微管骨架的完整性对于这一调控过程非常重要。细胞学观察证明，WDL4-SYP121调控生长素转运蛋白PIN1向质膜的循环运输过程，进而参与生长素分布及其介导的顶端弯钩张开。此外，WDL4-SYP121模块可能也参与了侧根发育等其他生长素依赖的生长发育过程。
综上，该研究建立了植物周质微管与质膜SNARE复合体之间的直接分子联系，揭示了微管结合蛋白参与调控SNARE配对及相关质膜运输的新机制，拓展了对微管骨架功能的认识，为深入理解生长素依赖的细胞生长调控提供了新的细胞学依据。
图1. WDL4连接微管与质膜SNARE复合体调控PIN蛋白运输的工作模型
WDL4通过不同区域分别与微管和质膜SNARE蛋白SYP121结合，增强SYP121与VAMP721这一SNARE核心复合体的互作，进而促进PIN1向质膜的循环运输。
中国农业大学生物学院、植物抗逆高效全国重点实验室博士后邓佳为该论文的第一作者，博士生秦静和王盼盼为共同第一作者，王向锋教授和毛同林教授为共同通讯作者；傅静雁教授、赵晓菁博士、张欣媛博士参与了该项研究工作。北京林业大学林金星教授、中国农业大学傅缨教授和张静教授、以及南方科技大学李瑞熙教授在研究过程中提供了宝贵的实验材料。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后基金、中央高校基本科研业务费和中国农业大学2115人才培育计划等项目的支持。
文章链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef5793
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