花粉特异性肌动蛋白结合蛋白NET2调控花粉管定向生长的机制研究

2021年4月16日，New Phytologist在线发表了英国杜伦大学生物科学系Patrick J. Hussey教授和Michael J. Deeks教授（同时就职于埃克塞特大学生命与环境科学学院）团队合作完成的题为“NETWORKED2-Subfamily Proteins Regulate the Cortical Actin Cytoskeleton of Growing Pollen Tubes and Polarised Pollen Tube Growth”的研究论文，该研究发现花粉特异性NETWORKED2-亚家族蛋白（NET2）对于肌动蛋白驱动的正常花粉发育必不可少，揭示了该家族成员在受精过程中花粉管生长方面发挥重要调控作用

肌动蛋白细胞骨架在受精过程中受到严格调控，以响应雌蕊分泌的细胞外信号，进而调节花粉管的定向生长以及导航进入卵子。这其中的每个过程都由高度组织和特异的肌动蛋白介导，这些蛋白反过来又由大量的肌动蛋白结合蛋白调控。该团队之前研究鉴定发现了一种类属于这种调控功能的蛋白，NETWORKED 2A（NET2A），它是肌动蛋白结合蛋白NET超家族的一个花粉特异性成员，在生长中的花粉管质膜上与F-肌动蛋白结合。然而，NET2蛋白在花粉发育和受精中所发挥的作用还未被阐明。

为进一步鉴定拟南芥NET2蛋白在花粉发育和受精中的作用，作者分析了NET2A在花粉粒发育过程中的亚细胞定位，并利用net2功能缺失突变体研究NET2家族的功能。

研究结果发现在发育中的花粉粒中，NET2A定位于F-肌动蛋白细胞骨架，它在特定的发育阶段和萌发期间以及花粉管生长过程中经历了结构性重组（图1）。此外，net2功能缺失突变体在花粉管生长的早期阶段表现出明显的形态缺陷（图2），经分析这是由于花粉管生长轨迹的频繁变化所导致。进一步观察发现，net2突变体花粉管中的皮层肌动蛋白细胞骨架以及肌动蛋白驱动的亚细胞过程发生严重缺陷（图3）。

图1.NET2A在拟南芥花粉萌发过程中经历了动态重组

图2. 拟南芥NET2蛋白功能缺失导致花粉管形态发生缺陷

图3. 拟南芥net2a/net2b/net2c/net2d突变体花粉管中的肌动蛋白细胞骨架显示组织紊乱

综上研究表明，在花粉发育、花粉萌发和花粉管生长的每个阶段，NET2蛋白在肌动蛋白细胞骨架上的动态定位表明它参与了雄配子体中肌动蛋白的组织形成。该研究证明了NET2蛋白在正常花粉管生长中起关键作用，并在F-肌动蛋白和细胞器运输中发挥重要功能。

原文链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17391