北京大學生命科學學院李磊研究組該研究發現擬南芥漆酶家族成員LAC3在根部內皮層細胞胞外形成特異的表達域,與凱氏帶質膜定位蛋白CASP共同提供凱氏帶的定位信息。
在植物根部內皮層細胞垂周和橫向細胞壁的特定區域,形成以木質素為主要組分的凱氏帶,阻斷物質運輸的質外體途徑,使得營養物質只能通過共質體途徑才能進入中柱并向上運輸。此前報道,凱氏帶質膜定位蛋白CASP、受體激酶SGN1和SGN3及其配體CIF小肽、過氧化物酶PER64等蛋白參與凱氏帶的建立。凱氏帶與動物細胞緊密連接的不同之處在于,細胞壁從物理上隔離了相鄰細胞的質膜。那么,相鄰內皮層細胞如何跨過細胞壁產生并識別彼此的位置信息?
為解答上述問題,研究者通過基因表達譜發現漆酶基因LAC3特異表達在內皮層細胞,利用proLAC3::LAC3-eGFP轉基因報告材料,發現LAC3在凱氏帶發育的整個過程中都圍繞著CASP表達域以及木質素域。運用化學遺傳方法抑制漆酶表達后,研究者發現凱氏帶變得更加彌散且在靠近皮層一側出現依賴SGN3通路的異位木質素沉積,同時發現CASP1的定位也失去清晰邊界而變得更加彌散。以上結果提示LAC3可能在胞外確定凱氏帶的位置信息,與CASP蛋白相互配合,從而指導形成極性定位的凱氏帶結構。