研究人员在水稻中发现了木聚糖合酶复合物的核心成分

木聚糖是种子植物细胞壁中的主要连锁多糖，在链聚合、侧链和修饰方面具有高度的结构多样性和细胞特异性

一组中国科学家最近报道，木聚糖O-乙酰转移酶6（XOAT6）通过与IRregular Xylem10（IRX10）形成复合物来增强木聚糖的聚合和折叠，从而调节水稻的壁强度和抗性

他们的研究结果于12月12日发表在《植物细胞》上。

结构多糖的精确组装是塑造植物结构的基础，因为这些多糖形成了复杂的网络，对机械支持、形态发生和生物量抗性至关重要

木聚糖将大部分乙酰酯结合到细胞壁中，这决定了木聚糖的折叠并影响其与纤维素、木质素和其他壁成分的相互作用。为了实现这一目标，植物已经进化出复杂的机制，在多个层面上控制木聚糖的合成，包括蛋白质复合物的形成

识别跨膜蛋白复合体始终是一项具有挑战性的任务。经过几年的努力和多次尝试，中国科学院遗传与发育生物学研究所的张宝才团队和周一华团队及其合作者通过对水稻节间提取的膜蛋白进行共分馏质谱分析，成功鉴定了XSC的成分

他们发现XOAT6与水稻中经过验证的木聚糖合酶IRX10共分离。进一步的实验，包括萤光素酶互补和共免疫沉淀试验，证实了IRX10和XOAT6直接相互作用

遗传分析显示，IRX10和XOAT6缺陷突变体表现出相似的表型，包括乙酰酯和木糖含量降低，导致脆性。值得注意的是，双突变体对这些表型表现出加性效应，提供了XOAT6和IRX10是XSC关键成分的遗传证据

体外生化分析表明，XOAT6是一种真正的木聚糖乙酰转移酶。有趣的是，研究人员发现重组XOAT6蛋白可以增强IRX10介导的木聚糖骨架的伸长，这种增强不仅仅取决于其乙酰转移酶活性

为了获得单分子水平的证据，该研究采用荧光相关光谱来可视化低聚木糖的聚合过程

此外，固态核磁共振光谱、场发射扫描电子显微镜和纳米压痕分析等技术表明，XOAT6和IRX10对木聚糖折叠和纤维素纳米纤维组织至关重要，从而有助于提高细胞壁的机械强度

此外，XOAT6和/或IRX10的突变显著提高了无需酸预处理的测定中的糖化效率，表明这些发现的潜在应用

这项研究推进了我们对木聚糖生物合成中涉及的协同机制的理解，特别是骨架聚合和乙酰化修饰的协调。这些发现还为作物性状设计、生物量利用和多糖的人工合成提供了工具 More information: Zhao Wen et al, XYLAN O-ACETYLTRANSFERASE 6 promotes xylan synthesis by forming a complex with IRX10 and governs wall formation in rice, The Plant Cell (2024). DOI: 10.1093/plcell/koae322

Journal information: Plant Cell