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大部分被子植物的花粉在发育成熟后会进入代谢静止的状态。但当它们在风、动物等媒介的作用下接触到柱头时,能够迅速复水,萌发形成一个极性生长的花粉管,将精细胞准确的输送到胚珠中完成双受精。花粉的萌发以及花粉管的极性生长是研究细胞极性(非对称性)建立和维持的重要模型过程,而后者是细胞发育和分化的基础。以往的研究发现Rop等关键分子在细胞膜特定区域定位和活性的调控是启动花粉萌发,维持花粉管极性生长的关键因素,但对其调控机制的了解仍很不完整。有证据显示脂筏可能在非对称的动物和真菌细胞中参与或承担了某些特定蛋白的极性分选过程。然而,由于细胞学研究手段的限制,花粉和花粉管中是否存在脂筏结构仍不清楚。
本研究利用脂筏染料filipin对百合花粉管的细胞学观察发现,被filipin染色的富含固醇的膜结构在花粉管质膜上呈不对称分布的特性,集中在花粉管的顶端质膜区。为了研究花粉脂筏蛋白质组的特性,建立了利用细胞粗膜组分(crudemembrane)分离非离子型去污剂抗性膜(DRM)以及利用DRM富集脂筏的技术体系,获得了低密度、富集固醇的花粉DRM和经methyl-β-cyclodextrin处理抽提固醇后的DRM组分。利用非标记定量蛋白组学技术定量比较了这两种DRM组分的蛋白质组,鉴定了1030个蛋白质。通过定量的数据分析从中筛选出245个对methyl-β-cyclodextrin处理敏感的、脂筏相关蛋白。其中既包括flotillin家族蛋白、G蛋白β亚基等脂筏标志蛋白,也包括Rop及其辅助蛋白、lipidsignaling相关蛋白、myosin、胞吐复合体蛋白、网格蛋白依赖型胞吞途径相关蛋白等在花粉管极性生长过程起重要作用的蛋白。这些结果强烈的提示了脂筏在花粉和花粉管中的存在,且可能参与了对Rop、lipidsignaling相关蛋白等关键分子的极性分选和调控。在此基础上,提出了在花粉管中脂筏可能涉及的极性分子分选途径。通过与HeLa细胞和拟南芥悬浮培养细胞相关数据的比较,发现不同物种或不同类型的细胞存在一些保守的、与脂筏结构密切关联的蛋白,如flotillin和fasciclin-likearabinogalactanprotein;同时发现脂筏蛋白组构成亦表现出明显的物种和细胞类型特异性,如水稻花粉脂筏的蛋白组包含适应于花粉管极性生长需求的蛋白。此外,Insilico分析结果显示棕榈酰修饰和肉豆蔻酰修饰可能是调节脂筏蛋白质与脂筏亲和性的重要修饰方式,这种亲和作用可能比磷脂酰肌醇修饰介导的蛋白与脂筏的亲和性更加依赖于脂筏所含的结构固醇。