CLE пептид

Пептиды CLE ( CLAVATA3/Embryo Surrounding Region-Related ) представляют собой группу пептидов, обнаруженных в растениях, которые участвуют в клеточной сигнализации . Производство контролируется генами CLE. При связывании с рецептором пептида CLE в другой клетке происходит цепная реакция событий, которая может привести к различным физиологическим и онтогенетическим процессам. Этот сигнальный путь сохраняется у различных наземных растений . [1]

Фон

Растения и животные используют небольшие полипептиды для передачи сигналов при межклеточной коммуникации. Сигнализация CLAVATA3/Embryo Surrounding Region-Related, также известная как растительный пептидный гормон, важна для межклеточной коммуникации, а также для коммуникации на больших расстояниях. Эти два действия особенно важны для растительных клеток, поскольку они неподвижны и должны выполнять расширение клеток. Было обнаружено, что в многоклеточных организмах межклеточная коммуникация имеет решающее значение для многих процессов роста, происходящих внутри организма. Полипептиды из 12 или 13 аминокислот являются зрелыми формами белков CLE, которые происходят из консервативных доменов CLE. [2] [3] [4] Все больше и больше генов CLE идентифицируются, и в этой области проводится все больше исследований. Гены CLE были обнаружены не только в семенных растениях, но и в ликофитах , бриофитах и ​​зеленых водорослях . [5] [6]

Гены

Большинство исследований, проведенных по сигнализации пептида CLE, были проведены с Arabidopsis , поскольку этот геном содержит 32 члена семейства генов CLE. CLV3, который принадлежит к семейству генов CLE, обнаружен в одной или нескольких тканях Arabidopsis . Все 32 члена семейства CLE имеют две общие характеристики, которые включают: кодирование небольшого белка с предполагаемым сигналом секреции на их N-концах и содержат консервативный мотив CLE на их C-концах или около них. [7] 32 члена семейства генов CLE произошли от мутаций исходного гена.

Структуры

Пептиды CLE кодируются генами CLE. Эти пептиды различаются по структуре, и каждая пептидная структура выполняет различную функцию в растении. Было обнаружено, что минимальная длина функционирующих пептидов CLE составляет 12 аминокислот с несколькими критическими остатками. [8] В растении встречаются две различные пептидные структуры: A-тип и B-тип. Когда секретируются гормоны A-типа, растение замедляет скорость роста корней, тогда как секреция пептидов B-типа влияет на сосудистый рост растения. [9] Секреция пептидов A-типа ускоряет сосудистое развитие растения, которое опосредовано пептидами B-типа. Это говорит о том, что эти два типа пептидов работают вместе, чтобы регулировать рост растения. Конкретные пептиды: [8]

Пептиды типа А

  • НКО 1/3/4
  • НЛЭ 2
  • НКО 5/6
  • КЛЕ 7
  • КЛЕ 8
  • КЛЕ 9
  • НЛЭ 10
  • КЛЕ 11
  • КЛЕ 12
  • КЛЕ 13
  • КЛЕ 14
  • НЛЭ 16
  • КЛЕ 17
  • КЛЕ 18
  • КЛЕ 19
  • НЛЭ 20
  • КЛЕ 21
  • КЛЕ 22
  • НЛЭ 25
  • НЛЭ 26
  • КЛЕ 27
  • КЛЕ 40
  • КЛЕ 45

Пептиды В-типа

  • CLE 41/44/TDIF
  • КЛЕ 42
  • КЛЕ 43
  • КЛЕ 46

Сигнализация в апикальной меристеме побега

Апикальные меристемы побегов Crassula ovata (слева). Через четырнадцать дней развились листья (справа).
Модель туника-корпус апикальной меристемы (растущей верхушки). Эпидермальный (L1) и субэпидермальный (L2) слои образуют внешние слои, называемые туникой. Внутренний слой L3 называется корпусом. Клетки в слоях L1 и L2 делятся вбок, что сохраняет эти слои отдельными, тогда как слой L3 делится более случайным образом.

Меристематические клетки дают начало различным органам растения и поддерживают его рост. Существует два типа меристематических тканей: 1) апикальная меристема 2) боковая меристема. Апикальная меристема бывает двух типов: апикальная меристема побега (SAM) дает начало таким органам, как листья и цветы, в то время как апикальная меристема корня (RAM) обеспечивает меристематические клетки для будущего роста корня. Клетки SAM и RAM быстро делятся и считаются неопределенными, поскольку не обладают каким-либо определенным конечным статусом. В этом смысле меристематические клетки часто сравнивают со стволовыми клетками животных, которые имеют аналогичное поведение и функцию. Внутри растений клетки SAM играют важную роль в общем росте и развитии, это связано с тем, что все клетки, составляющие основные части растения, происходят из апикальной меристемы побега (SAM). В SAM есть три различных важных области, которые включают в себя центральную зону, периферическую зону) и реберную меристему. Каждая из этих областей играет важную роль в производстве новых стволовых клеток в SAM. Все SAM обычно имеют куполообразную форму и имеют слоистую структуру, которая описывается как туника и корпус. CLV3 играет важную роль в регуляции производства стволовых клеток в области центральной зоны (SAM), это также верно для гена WUSCHEL (WUS), стимулирующего клетки. Комбинация этих двух генов регулирует производство стволовых клеток WUS, отрицательно или положительно регулируя производство стволовых клеток путем управления геном CLV3.; [10] [11]

Гены других растений

Гены CLE были обнаружены у многочисленных однодольных , двудольных и даже мхов . Исследования даже показали, что некоторые растения, такие как рис, содержат присутствие мульти-CLE-домена. [5] [7] Различные CLE-подобные гены также были обнаружены в геномах нематод, паразитирующих на растениях, таких как свекловичные, соевые и картофельные цистообразующие нематоды . [12] [5] [13]

Ссылки

  1. ^ Бецуяку С., Сава С., Ямада М. (2011). «Функция пептидов CLE в развитии растений и взаимодействиях растений и микробов». Книга Arabidopsis . 9 : e0149. doi :10.1199/tab.0149. PMC  3268505. PMID  22303273 .
  2. ^ Kondo T, Sawa S, Kinoshita A, Mizuno S, Kakimoto T, Fukuda H, sakagami Y (2006). «Растительный пептид, кодируемый CLV3, идентифицированный с помощью анализа in situ MALDI-TOF MS». Science . 313 (5788): 845–48. Bibcode :2006Sci...313..845K. doi :10.1126/science.1128439. JSTOR  3846935. PMID  16902141. S2CID  31119711.
  3. ^ Ito Y, Nakanomyo I, Motose H, Iwamoto K, Sawa S, Dohmae N, Fukuda H (август 2006 г.). «Пептиды Dodeca-CLE как супрессоры дифференцировки стволовых клеток растений». Science . 313 (5788): 842–5. Bibcode :2006Sci...313..842I. doi :10.1126/science.1128436. PMID  16902140. S2CID  11502739.
  4. ^ Ohyama K, Shinohara H, Ogawa-Ohnishi M, Matsubayashi Y (август 2009 г.). «Гликопептид, регулирующий судьбу стволовых клеток Arabidopsis thaliana». Nat. Chem. Biol . 5 (8): 578–80. doi :10.1038/nchembio.182. PMID  19525968.
  5. ^ abc Oelkers K, Goffard N, Weiller GF, Gresshoff PM, Mathesius U, Frickey T (январь 2008 г.). "Биоинформатический анализ семейства сигнальных пептидов CLE". BMC Plant Biol . 8 : 1. doi : 10.1186/1471-2229-8-1 . PMC 2254619. PMID  18171480 . 
  6. ^ Miwa H, Tamaki T, Fukuda H, Sawa S (июнь 2009 г.). «Эволюция сигнализации CLE: происхождение разнообразия рецепторов CLV1 и SOL2/CRN». Plant Signal Behav . 4 (6): 477–81. doi :10.4161/psb.4.6.8391. PMC 2688290. PMID  19816140 . 
  7. ^ ab Cock JM, McCormick S (июль 2001 г.). «Большое семейство генов, имеющих гомологию с CLAVATA3». Plant Physiol . 126 (3): 939–42. doi :10.1104/pp.126.3.939. PMC 1540125. PMID 11457943  . 
  8. ^ ab Ямагучи YL, Ишида T, Сава S (2016). «CLE-пептиды и их сигнальные пути в развитии растений». J. Exp. Bot . 67 (16): 4813–26. doi : 10.1093/jxb/erw208 . PMID  27229733.
  9. ^ Whitford R, Fernandez A, De Groodt R, Ortega E, Hilson P (ноябрь 2008 г.). «Растительные CLE-пептиды из двух различных функциональных классов синергически вызывают деление сосудистых клеток». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 105 (47): 18625–30. Bibcode :2008PNAS..10518625W. doi : 10.1073/pnas.0809395105 . PMC 2587568 . PMID  19011104. 
  10. ^ Brand U, Fletcher JC, Hobe M, Meyerowitz EM, Simon R (июль 2000 г.). «Зависимость судьбы стволовых клеток в Arabidopsis от петли обратной связи, регулируемой активностью CLV3». Science . 289 (5479): 617–9. Bibcode :2000Sci...289..617B. doi :10.1126/science.289.5479.617. PMID  10915624.
  11. ^ Schoof H, Lenhard M, Haecker A, Mayer KF, Jürgens G, Laux T (март 2000 г.). «Популяция стволовых клеток меристем побегов Arabidopsis поддерживается регуляторной петлей между генами CLAVATA и WUSCHEL». Cell . 100 (6): 635–44. doi : 10.1016/s0092-8674(00)80700-x . PMID  10761929.
  12. ^ Wang X, Mitchum MG, Gao B, Li C, Diab H, Baum TJ, Hussey RS, Davis EL (март 2005 г.). «Ген паразитизма из нематоды, паразитирующей на растениях, с функцией, аналогичной CLAVATA3/ESR (CLE) Arabidopsis thaliana». Mol. Plant Pathol . 6 (2): 187–91. doi :10.1111/j.1364-3703.2005.00270.x. PMID  20565649.
  13. ^ Guo Y, Han L, Hymes M, Denver R, Clark SE (сентябрь 2010 г.). «CLAVATA2 формирует отдельный комплекс рецепторов, связывающих CLE, регулирующий спецификацию стволовых клеток Arabidopsis». Plant J . 63 (6): 889–900. doi :10.1111/j.1365-313X.2010.04295.x. PMC 2974754 . PMID  20626648. 

Дальнейшее чтение

  • Bommert P, Je BI, Goldshmidt A, Jackson D (октябрь 2013 г.). «Ген кукурузы Gα COMPACT PLANT2 функционирует в сигнальной системе CLAVATA для контроля размера меристемы побега». Nature . 502 (7472): 555–8. Bibcode :2013Natur.502..555B. doi :10.1038/nature12583. PMID  24025774. S2CID  4407655.
  • Chu H, Liang W, Li J, Hong F, Wu Y, Wang L, Wang J, Wu P, Liu C, Zhang Q, Xu J, Zhang D (декабрь 2013 г.). «Сигнальный модуль CLE-WOX регулирует поддержание меристемы корня и развитие сосудистой ткани у риса». J. Exp. Bot . 64 (17): 5359–69. doi :10.1093/jxb/ert301. PMID  24043854.
  • Clark SE, Williams RW, Meyerowitz EM (май 1997). «Ген CLAVATA1 кодирует предполагаемую рецепторную киназу, которая контролирует размер побегов и цветочной меристемы у Arabidopsis». Cell . 89 (4): 575–85. doi : 10.1016/s0092-8674(00)80239-1 . PMID  9160749.
  • Jun J, Fiume E, Roeder AH, Meng L, Sharma VK, Osmont KS, Baker C, Ha CM, Meyerowitz EM, Feldman LJ, Fletcher JC (декабрь 2010 г.). «Комплексный анализ экспрессии и сверхэкспрессионной активности сигнального гена полипептида CLE у Arabidopsis». Plant Physiol . 154 (4): 1721–36. doi :10.1104/pp.110.163683. PMC  2996011. PMID  20884811 .
  • Laux T, Mayer KF, Berger J, Jürgens G (январь 1996 г.). «Ген WUSCHEL необходим для целостности побегов и цветочной меристемы у Arabidopsis». Development . 122 (1): 87–96. doi :10.1242/dev.122.1.87. PMID  8565856.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CLE_пептид&oldid=1235679452"