Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự định vị đến đỉnh rễ cho thấy một GTPase thuộc họ Rho của Fucus distichus trong một con đường phân cực tế bào được bảo tồn
Tóm tắt
Sự hình thành và biểu hiện của độ phân cực tế bào trong các hợp tử tảo nâu thuộc họ Fucales liên quan đến việc điều chỉnh mạng lưới vi sợi actin và sự tiết cục bộ. Chúng tôi đã sử dụng PCR suy biến để phân lập các cDNA mã hóa hai GTPase nhỏ, FdRac1 và FdRab8, từ hợp tử của Fucus distichus (L.) Powell. Phân tích trình tự đã chỉ ra rằng FdRac1 thuộc họ Rho, điều chỉnh actin, và FdRab8 thuộc họ Rab, điều chỉnh sự vận chuyển túi. Như mong đợi, các dạng protein được biểu hiện trong vi khuẩn của cả hai đều gắn GTP trong ống nghiệm. Khi được biểu hiện trong men đang nở, FdRac1 cho thấy một số chồng chéo chức năng với CDC42, gen thuộc họ Rho của Saccharomyces cerevisiae cần thiết cho độ phân cực tế bào của nấm. Việc định vị miễn dịch cho thấy phân bố đối xứng của FdRac1 trong hợp tử và phôi phân cực, với FdRac1 tập trung ở hoặc gần đầu đang phát triển của rễ tảo. Dữ liệu của chúng tôi hỗ trợ giả thuyết rằng FdRac1 điều chỉnh độ phân cực tế bào tảo, có thể thông qua mạng lưới vi sợi actin. Bởi vì tảo nâu thuộc nhóm heterokont, đã phân hóa khỏi các nhóm khác từ sớm trong tiến hóa eukaryote, chúng tôi lập luận rằng chức năng thuộc họ Rho điều chỉnh độ phân cực tế bào là cổ xưa và có thể mở rộng ra toàn bộ các eukaryote.
Từ khóa
#GTPase nhỏ #độ phân cực tế bào #tảo nâu #Fucus distichus #actin #họ Rho #họ RabTài liệu tham khảo
Alessa L, Kropf DL (1999) F-actin marks the rhizoid pole in living Pelvetia compressa zygotes. Development 126:201–209
Apt KE, Clendennen SK, Powers DA, Grossman AR (1995) The gene family encoding the fucoxanthin chlorophyll proteins from the brown alga Macrocystis pyrifera. Mol Gen Genet 246:455–464
Ausubel FM, Brent R, Kingston RE, Moore DD, Seidman JG, Smith JA, Struhl K (1994) Current protocols in molecular biology. Wiley, New York
Baldauf SL (2003) The deep roots of eukaryotes. Science 300:1703–1706
Bartel PL, Fields S (1995) Analyzing protein–protein interactions using two-hybrid system. Methods Enzymol 254:241–263
Belanger KD, Quatrano RS (2000a) Membrane recycling occurs during asymmetric tip growth and cell plate formation in Fucus distichus zygotes. Protoplasma 212:24–37
Belanger KD, Quatrano RS (2000b) Polarity: the role of localized secretion. Curr Opin Plant Biol 3:67–72
Belanger KD, Wyman AJ, Sudol MN, Singla-Pareek SL, Quatrano RS (2003) A signal peptide secretion screen in Fucus distichus embryos reveals expression of glucanase, EGF domain-containing, and LRR receptor kinase-like polypeptides during asymmetric cell growth. Planta 217:931–950
Bisgrove SR, Kropf DL (2001) Cell wall deposition during morphogenesis in fucoid algae. Planta 212:648–658
Bouget F-Y, Gerttula S, Shaw SL, Quatrano RS (1996) Localization of actin mRNA during the establishment of cell polarity and early cell division in Fucus embryos. Plant Cell 8:189–201
Chung CY, Lee S, Briscoe C, Ellsworth C, Firtel RA (2000) Role of Rac in controlling the actin cytoskeleton and chemotaxis in motile cells. Proc Natl Acad Sci USA 97:5225–5230
Drubin DG, Nelson WJ (1996) Origins of cell polarity. Cell 84:335–344
Etienne-Manneville S, Hall A (2002) Rho GTPases in cell biology. Nature 420:629–635
Finley RL, Brent R (1995) Interaction trap cloning with yeast. In: Glover DM, Hames BD (eds) DNA cloning 2: expression systems. IRL Press, New York, pp 170–203
Fowler JE, Quatrano RS (1997) Plant cell morphogenesis: plasma membrane interactions with the cytoskeleton and cell wall. Annu Rev Cell Dev Biol 13:697–743
Fu Y, Wu G, Yang Z (2001) Rop GTPase-dependent dynamics of tip-localized F-actin controls tip growth in pollen tubes. J Cell Biol 152:1019–1032
Goodner BW, Davis JD, Quatrano RS (1995) Sequence of actin cDNA from Fucus distichus. Plant Physiol 107:1007–1008
Gyuris J, Golemis EA, Chertkov H, Brent R (1993) Cdi1, a human G1- and S-phase protein phosphatase that associates with Cdk2. Cell 75:791–803
Hable WE, Kropf DL (1998) Roles of secretion and the cytoskeleton in cell adhesion and polarity establishment in Pelvetia compressa zygotes. Dev Biol 198:45–56
Hable WE, Miller NR, Kropf DL (2003) Polarity establishment requires dynamic actin in fucoid zygotes. Protoplasma 221:193–204
Hepler PK, Vidali L, Cheung AY (2001) Polarized cell growth in higher plants. Annu Rev Cell Dev Biol 17:159–187
Huber LA, Pimplikar S, Parton RG, Virta H, Zerial M, Simons K (1993) Rab8, a small GTPase involved in vesicular traffic between the TGN and the basolateral plasma membrane. J Cell Biol 123:35–45
Huelsenbeck JP, Ronquist F (2001) MRBAYES: Bayesian inference of phylogenetic trees. Bioinformatics 17:754–755
Johnson DI (1999) Cdc42: an essential Rho-type GTPase controlling eukaryotic cell polarity. Microbiol Mol Biol Rev 63:54–105
Jürgens G, Grebe M, Steinmann T (1997) Establishment of cell polarity during early plant development. Curr Opin Cell Biol 9:849–852
Kropf DL (1997) Induction of polarity in fucoid zygotes. Plant Cell 9:1011–1020
Kropf DL, Hopkins R, Quatrano RS (1989) Protein synthesis and morphogenesis are not tightly linked during embryogenesis in Fucus. Dev Biol 134:451–461
Lazar T, Gotte M, Gallwitz D (1997) Vesicular transport: how many Ypt/Rab-GTPases make a eukaryotic cell? Trends Biochem Sci 22:468–472
Olofsson B (1999) Rho guanine dissociation inhibitors: pivotal molecules in cellular signalling. Cell Signal 11:545–554
Pereira-Leal JB, Seabra MC (2001) Evolution of the Rab family of small GTP-binding proteins. J Mol Biol 313:889–901
Pu R, Wozniak M, Robinson KR (2000) Cortical actin filaments form rapidly during photopolarization and are required for the development of calcium gradients in Pelvetia compressa zygotes. Dev Biol 222:440–449
Quatrano RS (1980) Gamete release, fertilization, and embryogenesis in the Fucales. In: Gantt E (ed) Handbook of phycological methods: developmental and cytological methods. Cambridge University Press, Cambridge, UK, pp 59–68
Ridley AJ (2001) Rho proteins: linking signaling with membrane trafficking. Traffic 2:303–310
Robinson KR, Wozniak M, Pu R, Messerli M (1999) Symmetry breaking in the zygotes of the fucoid algae: controversies and recent progress. Curr Top Dev Biol 44:101–125
Sarkar G, Sommer SS (1990) The “megaprimer” method of site-directed mutagenesis. Biotechniques 8:404–407
Seabra MC (1998) Membrane association and targeting of prenylated Ras-like GTPases. Cell Signal 10:167–172
Self AJ, Hall A (1995) Purification of recombinant Rho/Rac/G25 K from Escherichia coli. Methods Enzymol 256:3–10
Shaw SL, Quatrano RS (1996) The role of targeted secretion in the establishment of cell polarity and orientation of the division plane in Fucus zygotes. Development 122:2623–2630
Simon MN, De Virgilio C, Souza B, Pringle JR, Abo A, Reed SI (1995) Role for the Rho-family GTPase Cdc42 in yeast mating-pheromone signal pathway. Nature 376:702–705
Sprang SR (1997) G protein mechanisms: insights from structural analysis. Annu Rev Biochem 66:639–678
Stevenson BJ, Ferguson B, De Virgilio C, Bi E, Pringle JR, Ammerer G, Sprague GF Jr (1995) Mutation of RGA1, which encodes a putative GTPase-activating protein for the polarity-establishment protein Cdc42p, activates the pheromone-response pathway in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Genes Dev 9:2949–2963
Williams JA, Langeland JA, Thalley BS, Skeath JB, Carroll SB (1995) Production and purification of polyclonal antibodies against proteins expressed in E. coli. In: Glover DM, Hames BD (eds) DNA cloning 2: expression systems. IRL Press, New York, pp 15–58
Yang Z (2002) Small GTPases: versatile signaling switches in plants. Plant Cell [Suppl] 14:375–388