GPI O-aciltransferasa regula la mecánica de las plantas. Crédito:IGDB
El anclaje de glicosilfosfatidilinositol (GPI) es una modificación postraduccional importante, que une proteínas no transmembrana a la hoja externa de la membrana plasmática (PM). Participa en muchos procesos biológicos al facilitar la percepción de señales, la adhesión celular, el transporte y el metabolismo. Los restos de GPI maduros de eucariotas suelen contener una estructura central de glicano conservada y una cola lipídica variable, y la porción lipídica es importante para dirigir las proteínas ancladas a GPI (GPI-AP) a los lugares de destino en la superficie celular. Por lo tanto, las diferencias en la estructura de los lípidos indican vías de clasificación variadas para los GPI-AP. La síntesis de lípidos GPI implica reacciones de remodelación de varios pasos, que convierten las cadenas de ácidos grasos insaturados en lípidos saturados y, en última instancia, forman diversas colas de lípidos en levaduras y animales.
Las plantas tienen alrededor de 300 GPI-AP. De las múltiples funciones biológicas, el ensamblaje de la pared celular vegetal se propone como uno de sus roles clave. Sin embargo, los mecanismos de modificación de GPI, especialmente la remodelación de lípidos, y los roles en la organización de la pared celular aún no están claros.
Investigadores dirigidos por el Prof. Zhou Yihua del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia de Ciencias de China (CAS) informaron recientemente que BRITTLE CULM16, una remodelasa de lípidos de anclaje de glicosilfosfatidilinositol, es necesaria para dirigir proteínas modificadas a la superficie celular y gobierna la pared celular. biomecánica.
A través de la caracterización del mutante 16 (bc16) del tallo quebradizo del arroz, se identificó que BC16 codifica una O-aciltransferasa unida a la membrana (MBOAT) en la remodelación de lípidos GPI y se coexpresa con muchos genes formadores de GPI. BC16 se encuentra en el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi.
Mediante la introducción de BC16 en un mutante de levadura deficiente en un homólogo de MBOAT, se rescató por completo el defecto de crecimiento del mutante de levadura y se restauraron en gran medida las anomalías de la estructura lipídica en GPI-AP. El análisis de espectrometría de masas de los lípidos GPI-AP del arroz reveló que el fosfatidilinositol y la fosfatidilceramida saturados son la principal composición de lípidos GPI en las plantas, y están muy reducidos en el mutante bc16.
Usando BC1, un GPI-AP conocido involucrado en la formación de la pared celular secundaria, y varios GPI-AP como informadores, se demostró que la remodelación de lípidos mediada por BC16 es necesaria para dirigir los GPI-AP a microdominios específicos en el PM. Curiosamente, es probable que la celulosa sintasa CESA4 también se ubique en dichos microdominios PM, lo que proporciona evidencia crítica de la función BC16 en la formación de la pared celular.
Además, la microscopía de fuerza atómica y el análisis de nanoindentación revelaron una alineación anormal de las nanofibrillas celulósicas en bc16, similares a las de bc1, lo que resulta en módulos elásticos alterados y una resistencia mecánica disminuida.
Este trabajo es el primero en explicar la fragilidad de los cultivos desde una perspectiva biomecánica.
Por lo tanto, este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre la maduración de los lípidos GPI de las plantas y describe un mecanismo para gobernar la mecánica de la pared celular y la resistencia mecánica de la planta, ofreciendo una herramienta para el diseño molecular de cultivos de élite con una fuerza de soporte óptima.
Este trabajo, titulado "La remodelación de lípidos de anclaje de glicosilfosfatidilinositol dirige las proteínas a la membrana plasmática y gobierna la mecánica de la pared celular", se publicó en The Plant Cell el 17 de agosto. + Explora más
