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研究揭示生长素通过组装质膜受体与转运体形成的两元素复合物,调控TMK磷酸化PIN1,影响其极性和运输活性,同时PIN转运的auxin激活TMK,形成自组织环路,为植物发育提供机制基础。
亮点
• 生长素会形成一个包含其质膜受体(PM receptor)和转运蛋白(transporter)的两元复合物
• 生长素通过TMK触发PIN1的磷酸化,从而调节其极性和活性
• 被PIN输出的生长素对于TMK的激活是必需的,这形成了一个自组织的调控回路
总结
植物激素生长素在调节植物生长发育中的多功能和关键作用通常与其定向运输有关,这种运输依赖于质膜上的PIN-FORMED(PIN)生长素转运蛋白。几十年来,人们认为生长素能够促进PIN蛋白的极化,并通过这种极化产生自我调节的反馈机制来驱动植物的许多发育过程,但对其调控机制的深入了解仍然不足。在本研究中,我们发现质膜上存在一个由生长素诱导的蛋白质复合物,该复合物由生长素共受体、跨膜激酶(TMKs)和PIN1生长素转运蛋白组成,这是这一反馈调控机制的核心。生长素通过TMKs促进PIN1的磷酸化,进而调节PIN1的极性和运输活性。我们还发现,被PIN1输出的细胞外生长素对TMK的激活和细胞伸长至关重要,从而形成了最简单的两元素自调节反馈回路。这些发现为生长素信号传导和运输的自我组织机制提供了直接的证据,有助于确保拟南芥(Arabidopsis)的正常发育。