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Plant Cell | 植物中纤维素生物合成的精细观测

信息来源:The Plant Cell  发布时间: 2022-04-02   点击数:保护视力色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)

Duncombe及其同事在The Plant Cell 在线发表了题为Taking a closer look at cellulose biosynthesis in plants的研究论文。该研究利用最新成像技术对拟南芥细胞中纤维素合成复合体沿着细胞膜的动态进行了追踪。

背景:纤维素是植物细胞壁的主要组成成份。它是由纤维素合成蛋白复合体(CESA)协同产生纤维素微纤丝。通过荧光标签对CESA蛋白复合体进行标记,能够利用显微镜在活细胞中对其沿着微管在细胞膜上的运动进行观测。虽然通过传统光学显微镜的观测,我们已经对CESA的动态有了许多的了解,但其分辨率限制了我们对这些微小分子机器的进一步了解。为了提高对CESA复合体行为的理解,我们利用超高分辨率显微技术对CESA复合体进行了观测,与激光共聚焦显微技术相比,其能够提高两倍的分辨率,使我们对自然界中最丰富的生物聚合物,纤维素有了新的观测。

科学问题:我们尝试通过提高成像分辨率对CESA复合体及其在活细胞中的行为动态作进一步的了解。基于先前高分辨率的电子显微镜对死细胞的观测,我们推测活细胞膜上含大量的CESA颗粒,其超出了激光共聚焦显微镜的分辨能力。


研究结果:超高分辨率显微镜观测荧光标记的CESAs显示其数量是激光共聚焦显微镜观测的两倍,其表明激光共聚焦显微镜观测的CESA颗粒可能含有多个蛋白复合体。通过超高分辨率显微镜追踪CESA颗粒发现大多数颗粒沿直线或稍微弯曲的路径匀速运动,少量CESA颗粒会转弯,这种行为不曾被发现。最后,我们发现在子叶叶柄中,CESA颗粒在细胞水平的分布差异与细胞形状无关联。这些结果对植物细胞中纤维素的沉积模式决定细胞形状的模型提出了挑战。


展望:超高分辨率显微技术已经被证实可用于生长细胞中初生细胞壁合成过程中CESA的成像,因此,我们计划对次生细胞壁合成过程中CESA进行成像以更多了解这些加厚的细胞壁中纤维素是如何合成的。CESA颗粒转弯行为的发现能够帮助我们研究CESAs与微管的相互作用以及它们如何相互结合与分离及其原因。