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文献阅读-受精过程中actin的作用

文献阅读-受精过程中actin的作用

作者: 每天都想睡觉的阿源 | 来源:发表于2020-10-20 22:37 被阅读0次

    本次阅读的文献是14年发表在《elife》上的《Dynamic F-actin movement is essential for fertilization in Arabidopsis thaliana》,通讯作者是新加坡国立大学生物科学系的Frederic Berger教授,GEX2的通讯。

    为了确定F-actin在生殖中作用,作者利用EC1的启动子来驱动Lifeact-Venus来标记肌动蛋白细胞骨架,如果加入多聚化的抑制剂Latrunculin A,发现可以work,但是使用抑制剂可能使得细胞死亡,如果使用转基因DN-ACTIN,DN-ACTIN是actin8疏水环上,这会导致肌动蛋白丝的不稳定性和断裂,从而导致肌动蛋白细胞骨架的破坏,可以看到呈现较密集以及短的表型。

    在WT中在受精以后,精细胞会呈现去浓缩化,但是在DN-ACTIN的材料中,约有35%的精细胞呈现浓缩化的精细胞,这种actin更加倾向于影响与卵细胞的融合,因此主要是后代存在胚乳而不存在胚,因此综上所述actin对于精卵融合过程是必须。

    F-actin对于受精是必要的

    那么F-actin是否影响精细胞与中央细胞的融合,利用FWA启动子驱动Lifeact-Venus来标记中央细胞,F-actin会呈现三种不同的构像,ring,一种靠近珠孔端,卵细胞和助细胞侧的环形网络。另外一种cable,位于中央细胞外侧,从合点端延伸到卵细胞的边界。第三种就是tracks,从珠孔处的肌动蛋白延伸到中央细胞核。

    通过延迟成像,发现在中央细胞的受精过程中F-actin的结构会随着精细胞的迁移而迁移。如果将DN-ACTIN表达在中央细胞,发现也存在约30%受精缺陷。因此F-actin对于中央细胞的受精也非常重要。

    F-actin形态 F-actin随着精细胞迁移而迁移

    由于组成型表达的FWA不能确定这种受精缺陷是否来自雌配子体的发育问题,所以作者尝试利用地塞米松的诱导系统进行尝试诱导DN-ACTIN在雌方成熟以后表达。发现仍然拿到了类似的结果,暗示着F-actin对于精细胞迁移到中央细胞核非常重要。

    诱导性的F-actin失活阻碍正常受精过程

    这种actin结构只有在中央细胞中精细胞的周围能够检测到,那么究竟是什么调控F-actin的组装呢?在植物当中F-actin主要被Rho-GTPases 所调控的formins 和 ARP2/3 complex所调控。转录组的数据显示ROP8特异在中央细胞以及胚乳中表达。通过组成型表达以及domain-negative,发现在DN-ROP8中,精细胞与卵细胞的融合存在缺陷,但是与卵细胞的融合不存在缺陷。表型类似于actin,但是如果在DN-ROP8的材料中检测F-actin的动态变化时,发现F-actin的移动大大下降。因此ROP8可以影响F-actin从而参与精细胞运到卵细胞核的位置,并且在中央细胞核中附近并未检测到F-action的累积,暗示着F-action的解聚发生在中央细胞核以外。

    ROPP8的表型

    在植物当中一般肌球蛋白能够产生力来作用于肌动蛋白,为了探究这个过程是否涉及肌动蛋白,作者使用了肌动蛋白的抑制剂,BDM 和 NEM,发现同样对于中央细胞的F-actin迁移起到影响,因此肌动蛋白对于F-actin的运动十分重要。

    肌动蛋白参与雄配子核移动

    那么微管是否在这个过程发挥功能呢?在微管折叠共因子por的杂合体中,仍能检测到在中央细胞中精细胞核被成功运送。暗示着微管似乎并不在其中发挥作用,此外在por突变体中F-actin形态并未发生明显改变。因此和动物不太一样,在受精过程中微丝似乎占据更加主导的地位。

    微管对于雄配子核移动的影响

    因此本文发现了一条通过ROP8影响F-actin从而影响中央细胞中精细胞胞质融合的途径,并且区别于动物微管主要占主导地位。

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