GPI O-aciltransferasi regola la meccanica delle piante. Credito:IGDB
L'ancoraggio del glicosilfosfatidilinositolo (GPI) è un'importante modifica post-traduzionale, che lega le proteine non transmembrana al lembo esterno della membrana plasmatica (PM). Partecipa a molti processi biologici facilitando la percezione del segnale, l'adesione cellulare, il trasporto e il metabolismo. Le frazioni GPI mature degli eucarioti di solito contengono una struttura del nucleo glicano conservata e una coda lipidica variabile, e la porzione lipidica è importante per indirizzare le proteine ancorate con GPI (GPI-AP) ai luoghi destinati sulla superficie cellulare. Le differenze nella struttura lipidica indicano quindi vari percorsi di smistamento per GPI-AP. La sintesi dei lipidi GPI comporta reazioni di rimodellamento multi-fase, che convertono le catene di acidi grassi insaturi in lipidi saturi e alla fine formano varie code lipidiche nel lievito e negli animali.
Le piante hanno circa 300 GPI-AP. Tra le molteplici funzioni biologiche, l'assemblaggio della parete cellulare vegetale è proposto come uno dei loro ruoli chiave. Tuttavia, i meccanismi di modifica del GPI, in particolare il rimodellamento lipidico, e i ruoli nell'organizzazione della parete cellulare sono ancora piuttosto poco chiari.
I ricercatori guidati dal Prof. Zhou Yihua dell'Istituto di Genetica e Biologia dello Sviluppo dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) hanno recentemente riferito che BRITTLE CULM16, una rimodellasi lipidica di ancoraggio del glicosilfosfatidilinositolo, è necessaria per indirizzare le proteine modificate sulla superficie cellulare e governa la parete cellulare biomeccanica.
Attraverso la caratterizzazione del mutante culm 16 (bc16) del riso fragile, BC16 è stato identificato per codificare una O-aciltransferasi (MBOAT) legata alla membrana nel rimodellamento lipidico GPI e co-espresso con molti geni che formano GPI. BC16 si trova nel reticolo endoplasmatico e nell'apparato di Golgi.
Con l'introduzione di BC16 in un mutante di lievito carente in un omologo MBOAT, il difetto di crescita del mutante di lievito è stato completamente salvato e le anomalie della struttura lipidica nei GPI-AP sono state in gran parte ripristinate. L'analisi della spettrometria di massa dei lipidi GPI-AP del riso ha rivelato che il fosfatidilinositolo saturo e la fosfatidilceramide sono la principale composizione lipidica GPI nelle piante e questi sono notevolmente ridotti nel mutante bc16.
Utilizzando BC1, un noto GPI-AP coinvolto nella formazione della parete cellulare secondaria e diversi GPI-AP come reporter, è stato dimostrato che il rimodellamento lipidico mediato da BC16 è necessario per indirizzare GPI-AP a microdomini specifici al PM. È interessante notare che la cellulosa sintasi CESA4 probabilmente si localizza anche in tali microdomini PM, fornendo prove critiche per la funzione BC16 nella formazione della parete cellulare.
Inoltre, la microscopia a forza atomica e l'analisi della nanoindentazione hanno rivelato un allineamento anomalo delle nanofibrille cellulosiche in bc16, simili a quelle in bc1, che si traducono in moduli elastici alterati e una ridotta resistenza meccanica.
Questo lavoro è il primo a spiegare la fragilità delle colture da una prospettiva biomeccanica.
Pertanto, questo studio fornisce nuove informazioni sulla maturazione dei lipidi GPI vegetali e delinea un meccanismo per governare la meccanica della parete cellulare e la resistenza meccanica delle piante, offrendo uno strumento per la progettazione molecolare di colture d'élite con una forza di supporto ottimale.
Questo lavoro, intitolato "Glycosylphosphatidylinositol anchor lipid remodeling dirige le proteine verso la membrana plasmatica e governa la meccanica della parete cellulare", è stato pubblicato su The Plant Cell il 17 agosto. + Esplora ulteriormente
