Cell：华人学者揭示果胶-RALF相分离介导的细胞外骨骼机制

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

由多种细胞过程协调的集体活动支持和调节了生长及发育。 在危险时刻，从微生物到多细胞生物的生命形式会迅速反应，部署各种通常相互关联的应激反应来应对和生存。植物无法移动，因此在遗传学和表观遗传学、细胞、分子和生化水平上进化出复杂的策略来应对环境压力，例如高温、干旱和高盐度。这些策略的快速部署对于减少不可逆的损伤至关重要。

如何从众多细胞通路中协调响应以实现生命维持的响应是复杂的，还远未被我们完全理解。近年来，模式植物拟南芥中的FERONIA（FER）受体激酶已成为调节大量细胞和分子反应的首选候选者，其在植物生长和发育、非生物和生物胁迫反应以及繁殖中发挥重要作用，以确保生长和生存，这为探索如何协调多种多样的细胞通路提供了绝佳的机会。

FER及其共受体LLG1对植物生命周期中的广泛过程产生深远影响。RALF-FER-LLG1信号通路与其肽配体快速碱化因子（RALF）协同作用，与生长调节相关，并与多种主要激素调节过程、繁殖和对环境胁迫的反应有关，如高盐度、强光照和病原体。FER胞质域直接与鸟嘌呤交换因子相互作用，激活RAC/ROP（植物RHO GTPase）和信号烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶依赖性的活性氧（ROS）的产生。

与动物和酵母中的RHO GTPase类似，RAC/ROP是控制植物中无数信号通路的主要分子开关，而ROS是无处不在的第二信使。这种核心FER-LLG1-RAC/ROP-ROS信号通路允许广泛的功能多样性，从极化的细胞生长到雄雌交配。FER还影响一个复杂的细胞质和核通路网络，包括由光敏色素控制的过程，光敏色素是光感受器和生长发育的关键调节器。然而，FER-LLG1如何实现其广泛的功能范围的总体观点仍然不清楚。

2023年12月28日，马萨诸塞大学的Alice Y. Cheung教授和Hen-Ming Wu教授作为通讯作者，在Cell期刊发表了题为：Extracellular pectin-RALF phase separation mediates FERONIA global signaling function 的研究论文。

该研究揭示了细胞外果胶-RALF的相分离介导了FERONIA （FER） 全局信号功能，具体来说， 细胞表面果胶-RALF1结合，它们相分离并招募FER和LLG1进入果胶-RALF-FER-LLG1凝聚体，以启动RALF触发的细胞表面反应，从而介导FER在植物生长和生存中的全局作用。

FERONIA（FER）-LLG1共受体及其肽配体RALF调节植物生长和生存的无数过程。在这项研究中，研究团队 关注信号诱导的细胞表面反应，发现本质上无序的RALF触发其同源受体的聚集和内吞作用，以及FER和LLG1依赖的非同源调节因子的内吞作用，从而能够广泛影响下游反应。然而，RALF仍然处于胞外状态。

该研究证明了RALF与细胞壁多糖果胶结合，它们相分离并招募FER和LLG1进入果胶-RALF-FER-LLG1凝聚体，以启动RALF触发的细胞表面反应。

该研究进一步表明，植物经常遇到的两个环境挑战——高盐和高温，会触发RALF-果胶相分离、杂乱的受体聚集和大规模的内吞作用，并且这一过程对于从应激诱导的生长减弱中恢复至关重要。

这些研究结果支持了RALF-果胶相分离介导了一种细胞外骨骼机制，广泛激活FER-LLG1依赖的细胞表面反应，从而介导FER在植物生长和生存中的全局作用。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.038