Cell：揭示了淀粉体沉积的分子作用

2023年9月22日，来自清华大学陈浩东团队在《细胞》杂志上发表了标题为“Amyloplast sedimentation repolarizes LAZYs to achieve gravity sensing in plants.”的研究成果，发现淀粉体沉积使LAZY再极化来实现植物的重力感应。

据介绍，重力控制着植物的定向生长，一个多世纪前提出的经典淀粉-平衡石假说假定，特化细胞中的淀粉体沉积启动了重力感应，但其分子机制仍未定性。众所周知，LAZY蛋白是重力感知的关键调控因子，lazy突变体表现出显著的重力感知缺陷。

研究人员报告了重力刺激的重新定向会触发拟南芥根瘤细胞中基底极化的LAZY蛋白的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号介导的磷酸化。LAZY的磷酸化增加了它与淀粉体表面叶绿体外包膜（TOC）蛋白中几个转位子的相互作用，进而促进了LAZY蛋白在淀粉体上的富集。淀粉体沉积随后引导LAZY迁移到小柱细胞质膜的新下侧，LAZY在那里诱导不对称的生长素分布和根系差异生长。总之，这项研究为淀粉-平衡石假说提供了分子解释：细胞器运动触发分子极性形成。

 该研究报道了重力刺激触发MKK5-MPK3模块磷酸化LAZY蛋白，这可能通过与TOC蛋白相互作用促进LAZY蛋白在淀粉质体表面富集。然后，淀粉体沉积促进了小柱细胞中LAZY蛋白向新的质膜下侧的易位，其中LAZY蛋白从淀粉体表面重新定位到邻近的质膜是一个重要的过程。LAZY蛋白的复极化导致生长素分布不对称，最终导致生长差异。因此，该研究揭示了淀粉体沉积的分子作用，为淀粉-statolith假说的分子机制提供了见解。

Highlights

?Gravistimulation triggers MAPK-mediated phosphorylation of LAZY proteins

?Phosphorylation increases LAZY’s interaction with TOCs on the surface of amyloplasts

?Amyloplast sedimentation carries LAZY proteins to the new bottom of columella cells

?LAZY translocates from amyloplasts to adjacent plasma membrane to form new polarity

文章来源：

Jiayue Chen, Renbo Yu, Na Li et al,Amyloplast sedimentation repolarizes LAZYs to achieve gravity sensing in plants. DOI: 10.1016/j.cell.2023.09.014. Cell：最新IF：66.85