新的研究阐明了植物如何精确控制其生长和发育，揭示了看似相似的分子成分实际上履行着惊人不同的职能。
剑桥大学的赛因斯伯里实验室的新研究阐明了植物如何精确控制其生长和发育，揭示了看似相似的分子成分实际上履行着惊人不同的职能。
这项研究发表在Science Advances上，重点关注SCAR/WAVE蛋白复合体，这是一个关键的分子机器，通过引导内部细胞支架的形成，即肌动蛋白细胞骨架，来帮助塑造植物细胞。 这对于根毛的生长至关重要，根毛对于营养吸收是必不可少的，叶毛的形状被称为毛状体。
植物与其他复杂生物一样，依赖其细胞骨架的动态重组来生长并响应环境。SCAR/WAVE复合体在这一过程中发挥着关键作用，通过激活另一组称为ARP2/3复合体的蛋白质，启动肌动蛋白丝的分支。虽然在许多植物物种中发现了SCAR/WAVE基因，但它们通常以小的相关基因家族的形式存在，科学家们一直在想这些不同版本是否执行独特的角色。
剑桥团队在模式豆科植物Medicago truncatula中研究了两个密切相关的SCAR蛋白MtAPI和MtHAPI1。 他们发现尽管这些蛋白相似，但并不能互换。MtAPI对于正常的根毛发育至关重要，但MtHAPI1无法执行此角色。相反，在模式植物Arabidopsis thaliana中测试时，MtHAPI1而不是MtAPI能够恢复因有缺陷的Arabidopsis SCAR蛋白而导致的毛状体发育缺陷。 这清楚地表明这两种相关的SCAR蛋白在植物中具有不同的功能。
深入研究后，研究识别出了MtAPI中一个具有特定42个氨基酸序列的内在无序区域，该序列显著影响蛋白质稳定性。 这一短序列的存在导致植物细胞中MtAPI蛋白的水平降低，暗示了一个精细调节蛋白丰度的机制。 有趣的是，这一序列似乎作为一个通用的去稳定元素，影响它所附着的其他蛋白，包括不同植物物种中的蛋白。
“我们的发现揭示了植物如何利用密切相关的蛋白质实现功能多样性的迷人分子基础，” 研究的第一作者萨宾·布鲁姆博士说。 “内在无序区域是最不容易理解的，但实际上对于定义这些SCAR蛋白在细胞中的功能至关重要。“
这项研究显著推动了我们对SCAR/WAVE复合体是如何被调控以及它如何促进植物发育的理解。 “通过揭示这些SCAR蛋白的差异，我们深入了解了控制植物细胞形状和生长的复杂机制，” 施尔纳克博士解释说。 “这一知识可能对理解植物-微生物相互作用以及可能为改善植物生长和抗性的发展策略产生影响。“
这项研究强调了植物中分子调控的复杂性和优雅性，并为研究蛋白质稳定性和功能的控制开辟了新途径。
