Membralin rất cần thiết cho cây bắp phát triển; một nhánh của chu trình phân giải gắn ở võng nội chất thực vật

 Membralin rất cần thiết cho cây bắp phát triển; một nhánh của chu trình phân giải gắn ở võng nội chất thực vật

Nguồn:Baiyu Liu, Changzheng Xu, Qiuxia He, Ke Zhang, Shoumei Qi, Zhe Jin, Wen Cheng,

 Zhaohua Ding, Donghua Chen, Xiangyu Zhao, Wei Zhang, Kewei Zhang, and Kunpeng Li. 2024.

Membralin is required for maize development and defines a branch of the endoplasmic reticulum–associated degradation pathway in plants. PNAS; June 12, 2024; 121 (25) e2406090121; https://doi.org/10.1073/pnas.2406090121

 

Hệ vận hành màng võng nội chất ERAD [endoplasmic reticulum) (ER)-associated degradation] làm tăng cường trạng thái sinh lý “protein homeostasis” điều khiển bởi giảm đi những gấp cuộn đại phân tử protein bất thường hoặc không cần thiết, mà điều ấy cần “ER membrane-embedded complexes” tập hợp xung quanh men E3-ubiquitin ligases. Người ta tìm thấy ZmNLD1 mã hóa ER membrane–localized protein membralin và tương tác đặc biệt với RING domain-containing E3-ubiquitin ligases RNF185 và RNF5, hình thành nên một nhánh của chu trình ERAD  rất cần cho sự phát triển của cây bắp, độc lập với HRD1 kinh điển và Doa10 ERAD complexes. Kết quả của sự thiếu “membralin” làm tổn thương sự phát triển lá bên trong, làm chậm sự hình thành rễ, và làm cây bắp lùn xuống. Nhiều dòng bắp có triệu chứng ấy cho thấy ZmNLD1 có những modes giống nhau khi hoạt động trong ERAD với các đồng dạng của nó trong loài có vú, cho thấy rằng có sự bảo tồn trong quá trình tiến hóa của nhánh  membralin-mediated ERAD giữa động vật và thực vật.

 

 

ERAD [Endoplasmic reticulum (ER)–associated degradation] có vai trò quan trọng trong điều khiển các mức độ biểu hiện protein và phẩm chất của sinh vật eukaryotes. Protein RNF185 là “Ring Finger Protein 185 / membralin ubiquitin ligase complex mới gần đây được xác định là một nhánh của động vật có vú và rất cần thiết cho chức năng thần kinh, tuy nhiên, chức năng của nó trong phát triển thực vật chưa rõ. Các tác giả này ghi nhận map-based cloning và định tính đặc điểm của gen NLD1 (Narrow Leaf and Dwarfism 1), mã hóa protein có tên là ER membrane–localized protein membralin và tương tác hết sức đặc biệt với gen đồng dạng trong cây bắp RNF185 với các thành liên liên quan. Đột biến nld1 cho thấy có sự khiếm khuyết của lá rễ khi phát triển với số tế bào suy giảm. Sự khiếm khuyết của gen nld1 phần lớn được khôi phục bởi biểu hiện của membralin genes từ cây mô hình Arabidopsis thaliana và chuột, phác họa vai trò bảo bồn  của membralin proteins của động vật và thực vật. Sự tích tụ rất nhiều β-hydroxy β-methylglutaryl-CoA reductase trong cây đột biến nld1 cho thấy enzyme này là một mục tiêu của membralin-mediated ERAD. Hoạt động protein không gấp cuộn bZIP60 mRNA splicing đáp ứng với truyền tín hiệu và biểu hiện gen marker trong cây đột biến nld1, cũng như đoạn phân tử DNA và xét nghiệm sinh học “cell viability”, tất cả cho thấy thiếu membralin làm kích thích stress của Ervà làm tế bào chết trong cây bắp, đo vậy, ảnh hưởng đến phát sinh cơ quan. Kết quả khẳng định vai trò bảo tồn và vô cùng cần thiết của một nhánh membralin trong chu trình ERAD  của thực vật. ZmNLD1 góp phần vào kiến trúc cây theo kiểu cách mà nó phụ thuộc,  nó có thể  là một mục tiêu tiềm năng của công nghệ di truyền nhằm định hình cấu trúc cây trồng lý tưởng, nâng cao năng suất bắp trồng mật độ cao.

 

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2406090121