КЛЮЧЕВАЯ РОЛЬ PIN-БЕЛКОВ В ТРАНСПОРТЕ АУКСИНА В КОРНЕ ARABIDOPSIS THALIANA L.

Полный текст:


Аннотация

Фитогормон ауксин является ключевым фактором морфогенеза растений. Ауксин неравномерно распределяется в тканях растения, формируя градиенты и максимумы концентраций, в соответствии с которыми происходит рост, деление и дифференцировка клеток. Основной вклад в образование градиентов ауксина вносит семейство PIN-FORMED (PIN) белков, трансмембранных транспортеров ауксина. Корень растений представляет собой наиболее удобную модель для изучения регуляции морфогенеза ввиду его достаточно простой клеточной организации. В данном обзоре мы рассматриваем особенности экспрессии PIN транспортеров и их роль в формировании распределения ауксина в корне арабидопсиса. Обсуждаются математические модели, которые позволили доказать связь между паттерном экспрессии PIN-белков и распределением ауксина в меристеме корня.


Об авторах

В. В. Коврижных
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Н. А. Омельянчук
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Т. П. Пастернак
Институт биологии II/ молекулярной физиологии растений, Фрайбург, Германия
Германия


В. В. Миронова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия
Россия


Список литературы

1. Band L.R., Wells D.M., Fozard J. et al. Systems analysis of auxin transport in the Arabidopsis root apex // Plant Cell. 2014. V. 26. Nо. 3. P. 862–875.

2. Benfey P.N., Schiefelbein J.W. Getting to the root of plant development: the genetics of Arabidopsis root formation // Trends Genet. 1994. V. 10. Nо. 3. P. 84–88.

3. Bennett M.J., Marchant A., Green H.G. et al. Arabidopsis AUX1 gene: a permease-like regulator of root gravitropism // Science. 1996. V. 273. P. 948–950.

4. Blakeslee J.J., Ann W., Angus P. et al. MDR/PGP auxin transport proteins and endocytic cycling // Curr. Opin. Plant Biol. 2005. V. 8. Nо. 5. P. 494–500.

5. Blilou I., Xu J., Wildwater M., Willemsen V. et al. The PIN auxin efflux facilitator network controls growth and patterning in Arabidopsis roots // Nature. 2005. V. 433. P. 39–44.

6. Brunoud G., Wells D.M., Oliva M. et al. A novel sensor to map auxin response and distribution at high spatio-temporal resolution // Nature. 2012. V. 482. P. 103–106.

7. De Smet I., Tetsumura T., De Rybel B. et al. Auxin-dependent regulation of lateral root positioning in the basal meristem of Arabidopsis // Development. 2007. V. 134. Nо. 4. P. 681–690.

8. Dhonukshe P., Huang F., Galvan-Ampudia C.S. et al. Plasma membrane-bound AGC3 kinases phosphorylate PIN auxin carriers at TPRXS(N/S) motifs to direct apical PIN recycling // Development. 2010. V. 137. Nо. 19. P. 3245–3255.

9. Dolan L., Janmaat K., Willemsen V. et al. Cellular organisation of the Arabidopsis thaliana root // Development. 1993. V. 119. Nо. 1. P. 71–84.

10. Friml J., Benkova E., Blilou I. et al. AtPIN4 mediates sinkdriven auxin gradients and root patterning in Arabidopsis // Cell. 2002a. V. 108. Nо. 5. P. 661–673.

11. Friml J., Wiśniewska J., Benková E. et al. Lateral relocation of auxin effl ux regulator PIN3 mediates tropism in Arabidopsis // Nature. 2002b. V. 415. P. 806–809.

12. Friml J., Vieten A., Sauer M. et al. Effl ux-dependent auxin gradients establish the apical-basal axis of Arabidopsis // Nature. 2003. V. 426. P. 147–153.

13. Geisler M., Murphy A.S. The ABC of auxin transport: the role of p-glycoproteins in plant development // FEBS Lett. 2006. V. 580. Nо. 4. P. 1094–1102.

14. Geldner N., Friml J., Stierhof Y.D. et al. Auxin transport inhibitors block PIN1 cycling and vesicle traffi cking // Nature. 2001. V. 413. P. 425–428.

15. Grieneisen V.A., Xu J., Marée A.F. M. et al. Auxin transport is suffi cient to generate a maximum and gradient guiding root growth // Nature. 2007. V. 449. P. 1008–1013.

16. Habets M.E., Offringa R. PIN-driven polar auxin transport in plant developmental plasticity: a key target for environmental and endogenous signals // New Phytol. 2014. V. 203. No. 2. P. 362–377

17. Jürgens G. Apical-basal pattern formation in Arabidopsis embryogenesis // EMBO J. 2001. V. 20. Nо. 14. P. 3609–3616.

18. Kleine-Vehn J., Wabnik K., Martinière A. et al. Recycling, clustering, and endocytosis jointly maintain PIN auxin carrier polarity at the plasma membrane // Mol. Systems Biol. 2011. V. 7. P. 540.

19. Krecek P., Skupa P., Libus J. et al. Protein family review The PIN-FORMED ( PIN ) protein family of auxin transporters // Genome Biol. 2009. V. 10. N. 12. P. 249.

20. Likhoshvai V.A., Omelyanchuk N.A., Mironova V.V. et al. Mathematical model of auxin distribution in the plant root // Russ. J. of Developm. Biol. 2007. V. 38. Nо. 6. P. 374–382.

21. Ljung K., Bhalerao R.P., Sandberg G. Sites and homeostatic control of auxin biosynthesis in Arabidopsis during vegetative growth // Plant J. 2002. V. 28. Nо. 4. P. 465–474.

22. Medvedev S.S. Mechanisms and physiological role of polarity in plants // Russ. J. Plant Physiol. 2012. V. 59. Nо. 4. P. 502–514.

23. Mironova V.V, Omelyanchuk N.A., Yosiphon G. et al. A plausible mechanism for auxin patterning along the developing root // BMC Syst. Biol. 2010. V. 4. Nо. 1. P. 98.

24. Mironova V.V., Omelyanchuk N.A., Novoselova et al. Combined in silico/in vivo analysis of mechanisms providing for root apical meristem self-organization and maintenance // Ann. Bot. 2012. V. 110. Nо. 2. P. 349–60.

25. Mravec J., Skupa P., Bailly A. et al. Subcellular homeostasis of phytohormone auxin is mediated by the ER-localized PIN5 transporter // Nature. 2009. V. 459. P. 1136–1140.

26. Petrasek J., Mravec J., Bouchard R. et al. PIN proteins perform a rate-limiting function in cellular auxin effl ux // Science. 2006. V. 312. P. 914–918.

27. Sabatini S., Beis D., Wolkenfelt H. et al. An auxin-dependent distal organizer of pattern and polarity in the Arabidopsis root // Cell. 1999. V. 99. Nо. 5. P. 463–472.

28. Steinmann T., Geldner N., Grebe M. et al. Coordinated polar localization of auxin effl ux carrier PIN1 by GNOM ARF GEF // Science. 1999. V. 286. P. 316–318.

29. Tanaka H., Dhonukshe P., Brewer P.B., Friml J. Spatiotemporal asymmetric auxin distribution: a means to coordinate plant development // Cell. Mol. Life Sci.: CMLS. 2006. V. 63. Nо. 23. P. 2738–2754.

30. Tejos R., Sauer M., Vanneste S. et al. Bipolar plasma membrane distribution of phosphoinositides and their requirement for auxin-mediated cell polarity and patterning in Arabidopsis // Plant Cell. 2014. V. 26. Nо. 5. P. 2114–2128.

31. Ugartechea-Chirino Y., Swarup R., Swarup K. et al. The AUX1 LAX family of auxin infl ux carriers is required

32. for the establishment of embryonic root cell organization in Arabidopsis thaliana // Ann. Bot. 2010. V. 105. Nо. 2. P. 277–289.

33. Ulmasov T., Murfett J., Hagen G., Guilfoyle T.J. Aux/IAA proteins repress expression of reporter genes containing natural and highly active synthetic auxin response elements // Plant Cell Online. 1997. V. 9. Nо. 11. P. 1963–1971.

34. Vanneste S., Friml J. Auxin: a trigger for change in plant development // Cell. 2009. V. 136. Nо. 6. P. 1005–1016.

35. Vieten A., Sauer M., Brewer P.B., Friml J. Molecular and cellular aspects of auxin-transport-mediated development // Trends Plant Sci. 2007. V. 12. Nо. 4. P. 160–168.

36. Vieten A., Vanneste S., Wisniewska J. et al. Functional redundancy of PIN proteins is accompanied by auxin-dependent cross-regulation of PIN expression // Development. 2005. V. 132. Nо. 20. P. 4521–4531.

37. Wisniewska J., Xu J., Seifertová D. et al. Polar PIN localization directs auxin fl ow in plants // Science. 2006. V. 312. P. 883.

38. Zazímalová E., Murphy A.S., Yang H., Hoyerová K., Hosek P. Auxin transporters -why so many? // Cold Spring Harbor Persp. Biol. 2010. V. 2. Nо. 3. P. a001552.


Дополнительные файлы

Просмотров: 155

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)