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GhCASPL1 regulates secondary cell wall thickening in cotton fibers by stabilizing the cellulose synthase complex on the plasma membrane
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作者 Li Zhang Xingpeng Wen +3 位作者 Xin Chen Yifan Zhou Kun Wang Yuxian Zhu 《Journal of Integrative Plant Biology》 SCIE CAS 2024年第12期2632-2647,共16页
Cotton(Gossypium hirsutum)fibers are elongated single cells that rapidly accumulate cellulose during secondary cell wall(SCW)thickening,which requires cellulose synthase complex(CSC)activity.Here,we describe the CSC-i... Cotton(Gossypium hirsutum)fibers are elongated single cells that rapidly accumulate cellulose during secondary cell wall(SCW)thickening,which requires cellulose synthase complex(CSC)activity.Here,we describe the CSC-interacting factor CASPARIAN STRIP MEMBRANE DOMAIN-LIKE1(GhCASPL1),which contributes to SCW thickening by influencing CSC stability on the plasma membrane.GhCASPL1 is preferentially expressed in fiber cells during SCW biosynthesis and encodes a MARVEL domain protein.The ghcaspl1 ghcaspl2 mutant exhibited reduced plant height and produced mature fibers with fewer natural twists,lower tensile strength,and a thinner SCW compared to the wild type.Similarly,the Arabidopsis(Arabidopsis thaliana)caspl1 caspl2 double mutant showed a lower cellulose content and thinner cell walls in the stem vasculature than the wild type but normal plant morphology.Introducing the cotton gene GhCASPL1 successfully restored the reduced cellulose content of the Arabidopsis caspl1 caspl2 mutant.Detergent treatments,ultracentrifugation assays,and enzymatic assays showed that the CSC in the ghcaspl1 ghcaspl2 double mutant showed reduced membrane binding and decreased enzyme activity compared to the wild type.GhCASPL1 binds strongly to phosphatidic acid(PA),which is present in much higher amounts in thickening fiber cells compared to ovules and leaves.Mutating the PA-binding site in GhCASPL1 resulted in the loss of its colocalization with GhCesA8,and it failed to localize to the plasma membrane.PA may alter membrane structure to facilitate protein–protein interactions,suggesting that GhCASPL1 and PA collaboratively stabilize the CSC.Our findings shed light on CASPL functions and the molecular machinery behind SCW biosynthesis in cotton fibers. 展开更多
关键词 cellulose synthase complex(csc) cotton fiber GhCASPL1 plasma membrane(PM) secondary cell wall(SCW)
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植物超分子纤维素合酶复合体的结构与组装研究进展
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作者 任世坦 郑林 +2 位作者 姜廷波 周博如 王宏芝 《浙江农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期2402-2415,共14页
纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,也是自然界最丰富的可再生资源。植物纤维素由β-1,4-葡聚糖链组成,其合成是由位于质膜上的纤维素合酶复合体(cellulose synthase complex, CSC)催化完成。文章从生物化学、遗传学和进化角度分析了植... 纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,也是自然界最丰富的可再生资源。植物纤维素由β-1,4-葡聚糖链组成,其合成是由位于质膜上的纤维素合酶复合体(cellulose synthase complex, CSC)催化完成。文章从生物化学、遗传学和进化角度分析了植物CSC结构及组装方面的最新研究成果,包括纤维素合酶(cellulose synthase, CesA)亚基的蛋白结构特征和生物学功能、CesA组装成玫瑰花环CSC核心复合体的机制,以及CSC结构与纤维素特性的关系。进一步探讨了细胞骨架等辅助蛋白和蛋白翻译后修饰在超分子CSC组装与纤维素合成调控中的作用。最后,文章展望了利用单碱基编辑技术突变植物保守结构域(plant-conserved region, PCR)、N端结构域(N-terminal domain, NTD)或跨膜结构域(transmembrane domain, TM)等结构域的关键氨基酸位点,改变纤维素合酶复合体稳定性和功能,为培育生物量增加、抗逆性增强、适合特定工业应用的新型植物提供理论基础,为植物纤维素基因工程遗传改良提供了新策略。 展开更多
关键词 纤维素合酶(CesA) 纤维素合酶复合体(csc) csc结构 csc组装 纤维素
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棉花纤维素合酶复合体蛋白的分离与鉴定 被引量:1
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作者 李先良 李傲 +1 位作者 彭良才 夏涛 《棉花学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期129-134,共6页
选用开花后24 d的棉纤维提取原生质膜,用Triton X-100溶解后通过纤维素合酶1(Gossypium hirsutumcellulose synthase1,GhCESA1)抗体进行免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation,Co-IP),以聚丙烯酰胺凝胶电泳(Sodium dodecyl sulfate polyacr... 选用开花后24 d的棉纤维提取原生质膜,用Triton X-100溶解后通过纤维素合酶1(Gossypium hirsutumcellulose synthase1,GhCESA1)抗体进行免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation,Co-IP),以聚丙烯酰胺凝胶电泳(Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)分离免疫共沉淀的产物,用液相色谱-质谱联用仪(Liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)进行鉴定。结果表明,棉纤维纤维素合酶复合体可能存在68种蛋白,其中包括8种纤维素合酶(Cellolose synthse,CESA),它们涵盖了棉纤维初生壁和次生壁2种类型纤维素合酶。这说明在次生壁形成的细胞中存在2种类型CESA。本研究也表明复合体中存在非CESA蛋白。 展开更多
关键词 棉纤维 纤维素合酶 复合体 次生壁
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纤维素合酶的组成以及蛋白间的相互作用
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作者 孔雪 张翠霞 暴帅 《安徽农业科学》 CAS 2013年第25期10239-10241,10243,共4页
活细胞成像技术极大地加深了人们对纤维素沉积分子机制的理解。微管细胞骨架参与影响了纤维素合酶复合物的正常分布及其组织和动力学特征。随着纤维素合酶互动蛋白1(CSI1)的最新研究发现,纤维素微纤丝和微管间的关系十分紧密。CSI1是首... 活细胞成像技术极大地加深了人们对纤维素沉积分子机制的理解。微管细胞骨架参与影响了纤维素合酶复合物的正常分布及其组织和动力学特征。随着纤维素合酶互动蛋白1(CSI1)的最新研究发现,纤维素微纤丝和微管间的关系十分紧密。CSI1是首个与纤维素合酶复合物相关联的非CESA蛋白,这给人们今后研究纤维素合酶开辟了许多新的机会。文中综述了纤维素合酶复合物(CSCs)的组成及纤维素蛋白间的相互作用。 展开更多
关键词 终端复合体 犰狳重复 纤维素合酶复合物 微管 纤维素微纤丝
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The trafficking and behavior of cellulose synthase and a glimpse of potential cellulose synthesis regulators
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作者 Logan BASHLINE Juan DU Ying GU 《Frontiers in Biology》 CSCD 2011年第5期377-383,共7页
Cellulose biosynthesis is a topic of intensive research not only due to the significance of cellulose in the integrity of plant cell walls,but also due to the potential of using cellulose,a natural carbon source,in th... Cellulose biosynthesis is a topic of intensive research not only due to the significance of cellulose in the integrity of plant cell walls,but also due to the potential of using cellulose,a natural carbon source,in the production of biofuels.Characterization of the composition,regulation,and trafficking of cellulose synthase complexes(CSCs)is critical to an understanding of cellulose biosynthesis as well as the characterization of additional proteins that contribute to the production of cellulose either through direct interactions with CSCs or through indirect mechanisms.In this review,a highlight of a few proteins that appear to affect cellulose biosynthesis,which includes:KORRIGAN(KOR),Cellulose Synthase-Interactive Protein 1(CSI1),and the poplar microtubule-associated protein,PttMAP20,will accompany a description of cellulose synthase(CESA)behavior and a discussion of CESA trafficking compartments that might act in the regulation of cellulose biosynthesis. 展开更多
关键词 cellulose synthesis cellulose synthase complex(csc) DYNAMICS TRAFFICKING
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植物纤维素合酶复合体组装与运输研究进展 被引量:5
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作者 刘振东 赵淑举 +1 位作者 蒋苏 张古玥 《植物生理学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1757-1764,共8页
纤维素是植物细胞壁的主要组分,也是生物圈中最丰富的生物质。纤维素由位于质膜的纤维素合酶复合体(CSC)合成。纤维素合酶(CESA)在内质网中合成,在内质网或者高尔基体中组装成完整的CSC,通过囊泡运输转运到质膜,质膜上的CSC可通过网格... 纤维素是植物细胞壁的主要组分,也是生物圈中最丰富的生物质。纤维素由位于质膜的纤维素合酶复合体(CSC)合成。纤维素合酶(CESA)在内质网中合成,在内质网或者高尔基体中组装成完整的CSC,通过囊泡运输转运到质膜,质膜上的CSC可通过网格蛋白介导的内吞作用回收到胞内。因此,CSC胞内运输机制研究是理解纤维素合成和细胞壁形成的重要环节。随着组学研究的深入和活细胞成像技术的发展,与CSC运输有关的新组分和新结构不断被发现和鉴定。本文综述了CSC在细胞内组装和转运的研究进展,以期为该领域研究提供参考。 展开更多
关键词 细胞壁 纤维素 纤维素合酶复合体 囊泡运输
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