铁是植物的微量营养素。杜塞尔多夫海因里希海涅大学 (HHU) 植物学研究所的生物学家在一项现已发表在《细胞生物学杂志》上的研究中描述,当细胞暴露于蓝光——植物生长的重要信号。他们发现,在暴露后不久,最初均匀分布的蛋白质一起重新定位到细胞核中的“生物分子凝聚物”中。
铁缺乏和过量都会给植物带来问题。它们需要微量营养素来进行光合作用和酶促反应。缺乏铁会导致植物变黄并降低生长速度,而过量则会导致细胞损伤。因此,必须保持均衡的铁吸收,以确保植物健康生长。
一旦植物缺铁,信号级联就会被激活,更多的铁会通过根部吸收。调节特定基因的蛋白质(所谓的转录因子)在此过程中发挥着重要作用。
由 Petra Bauer 教授领导的 HHU 植物学研究所的一个研究小组检查了与铁吸收相关的转录因子的细胞定位,特别关注铁信号级联中称为“FIT”的重要转录因子。
迄今为止,对于转录因子在植物细胞中发生在细胞核中的位置的研究还很少。然而,了解这一点将有助于理解蛋白质的功能。定位是否可以改变也很重要,因为这可能是作用于蛋白质的调节机制的一部分。
这项研究现已发表在《细胞生物学杂志》上,研究发现 FIT 是一种动态蛋白质,可以定位在细胞内的无膜子区室(即所谓的生物分子凝聚体)中。作者认为这些子区室的监管中心可以为信号和交互提供空间和时间上灵活的平台。
生物学家发现,当植物细胞暴露在蓝光下时,FIT 会专门积聚在细胞核内的凝聚物中。他们特别检查了蓝光,因为它是植物和铁吸收的重要环境信号。
某些光调节蛋白的缩合物的形成已经被描述。当蛋白质复合物局部积累时,就会产生生物分子凝聚物。然而,之前并不知道与 FIT 等营养生理学相关成分之间存在联系。目前尚不清楚 FIT 冷凝物是否有助于细胞过程的组织和效率。为此,杜塞尔多夫的研究人员更详细地研究了 FIT 与核凝聚物中其他蛋白质之间的相互作用。他们发现,不仅转录,而且 mRNA 的调节(即从 DNA 中读取以控制过程的遗传物质部分)也可能发生在浓缩物中。
“在硕士模块项目的实验室工作中,我第一次观察到 FIT 蛋白以冷凝物的形式积累,这提出了一个简单的问题:为什么会这样,”主要作者 Ksenia Trofimov 博士(现为 Krooß)说道。这是一个重大研究项目的开始:“当我们看到这些凝结物形成时,我们几乎不知道其功能是什么,因为凝结物的研究主题刚刚在植物领域兴起。最初的问题首先引发了我的硕士论文,然后是我的博士论文。”
鲍尔教授补充道:“这项工作为植物营养带来了一个新的方面。我们现在需要进一步探索这些凝结物如何整合到铁吸收的信号级联中,以及光等环境因素如何能够以快速、动态的方式控制铁的吸收。”
高级成像中心(简称:CAi)使广泛的显微镜研究成为可能,该中心是 HHU 的高性能跨院系成像设施。
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