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生物分子缩合物:植物铁供应的调控枢纽

本站发布时间:2024-02-26 16:04:12

铁是植物的微量营养素。杜塞尔多夫海因里希-海涅大学植物研究所(HHU)的生物学家在一项现已发表在《细胞生物学杂志》上的研究中描述,当细胞暴露在蓝光下时,铁吸收的调节蛋白在细胞核中表现得特别动态,蓝光是植物生长的重要信号。他们发现,最初均匀分布的蛋白质在暴露后不久就一起迁移到细胞核中的“生物分子缩合物”中

铁的缺乏和过量对植物都是有问题的。它们需要光合作用和酶促反应所需的微量营养素。铁的缺乏会导致植物发黄和生长减少,而铁的过量会导致细胞损伤。因此,必须有一个平衡的铁吸收,以确保植物的健康生活

一旦植物缺铁,信号级联就会被激活,更多的铁通过根部被吸收。调节特定基因的蛋白质(所谓的转录因子)在这一过程中发挥着重要作用

由美国卫生与公众大学植物研究所Petra Bauer教授领导的一个研究小组检查了参与铁摄取的转录因子的细胞定位,特别关注铁信号级联中一种称为“FIT”的重要转录因子。

迄今为止,对转录因子在细胞核中的位置在植物细胞中的研究很少。然而,了解这一点将有助于理解蛋白质的功能。定位是否会改变也相关,因为这可能是作用于蛋白质的调节机制的一部分

研究发现,FIT是一种动态蛋白质,可以定位在细胞内的无膜亚区(即所谓的生物分子缩合物)中。作者考虑了这些子隔间的调控枢纽,这些子隔间能够在空间和时间上为信号和交互提供灵活的平台

生物学家发现,当植物细胞暴露在蓝光下时,FIT会在细胞核内的冷凝物中特异性积累。他们特别研究了蓝光,因为蓝光是植物和铁吸收的重要环境信号

已经描述了某些光调节蛋白的缩合物的形成。当蛋白质复合物局部积累时,会产生生物分子缩合物。然而,与FIT等营养生理学相关成分的联系以前并不存在。目前尚不清楚FIT缩合物是否有助于细胞过程的组织和效率

为此,杜塞尔多夫的研究人员更详细地研究了FIT与核缩合物中其他蛋白质之间的相互作用。他们发现,在缩合物中不仅可能发生转录,还可能发生信使核糖核酸的调节,即从DNA中读取以控制过程的遗传物质片段

首席作者Ksenia Trofimov博士(现在的Krooß)说:“我第一次在硕士模块项目的实验室工作中观察到FIT蛋白以缩合物的形式积累,这提出了一个简单的问题,为什么会这样。”。这是一个重大研究项目的开始

“当我们看到这些冷凝物形成时,我们几乎不知道它的功能是什么,因为冷凝物的研究主题刚刚在植物领域出现。最初的问题首先引起了我的硕士研究,然后是我的博士论文。”

Bauer教授补充道,“这项工作为植物营养带来了一个新的方面。我们现在需要进一步探索这些冷凝物质如何被整合到铁吸收的信号级联中,以及光等环境线索如何能够以快速动态的方式控制铁吸收。”

More information: Ksenia Trofimov et al, FER-like iron deficiency-induced transcription factor (FIT) accumulates in nuclear condensates, Journal of Cell Biology (2024). DOI: 10.1083/jcb.202311048

Journal information: Journal of Cell Biology

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