La guía del tubo de polen hacia el óvulo es un paso importante para la fertilización en plantas con flores. Para que esto suceda, un péptido atrayente del tubo de polen LURE guía el tubo de polen precisamente hacia el óvulo. Un equipo internacional de biólogos de plantas en la Universidad de Nagoya yLa Universidad de Tsinghua ha logrado analizar por primera vez la estructura cristalina de LURE unida a su proteína receptora PRK6. Una aclaración adicional de esta clave y mecanismo de bloqueo puede conducir a aplicaciones en la generación de especies de plantas híbridas útiles.
La fertilización en las plantas con flores ocurre por la entrega de células de esperma al óvulo por el crecimiento preciso de los tubos de polen a partir del polen. La guía de los tubos de polen juega un papel crucial en el control del crecimiento de los tubos de polen y un péptido atrayente de tubo de polen que el SEÑAL atrae.las células sinérgicas al lado del óvulo dentro del óvulo para conducir a una fertilización exitosa. LURE es específico para cada especie de planta y, por lo tanto, es responsable de la fertilización entre las mismas especies.
LURE1 ya ha sido identificado en una planta modelo Arabidopsis thaliana , y ha habido informes sobre la presencia de receptores en el tubo de polen responsables de detectar LURE 1. El modelo de llave y cerradura ilustra la relación entre el péptido LURE ligando y su receptor. A qué cerradura receptor la llave SEÑUELO y cómo lo ha hecho ha sido un misterio hasta ahora.
Para identificar el receptor exacto en el tubo de polen para LURE, Tetsuya Higashiyama, profesor de la Universidad de Nagoya y sus colaboradores en la Universidad de Tsinghua que tienen experiencia en biología estructural de ligandos y receptores de plantas, realizó análisis de los complejos por X-cristalografía de rayos. El equipo examinó la proteína que se une a LURE haciendo LURE de Arabidopsis thaliana y su receptor de proteína mediante cultivos de células de insectos. Como resultado, pudieron determinar que LURE se une específicamente a un receptor de proteína llamado PRK6 receptor de polen-como la quinasa 6 en el tubo de polen. Los resultados de este estudio se informan en Comunicaciones de la naturaleza .
El equipo de investigación logró obtener y analizar la estructura cristalina de LURE unida al receptor PRK6. Como resultado de sus análisis, descubrieron que LURE está unido al insertarse entre la región repetida rica en leucina y la región transmembrana delReceptor PRK6.
LURE está unido a una región cercana a la membrana de PRK6. Esta región se llama región de bucle y el equipo identificó que la interacción electrostática entre la carga positiva de LURE y la carga negativa en la región de bucle de PRK6 fue significativa para la uniónAdemás, también pudieron demostrar que se forma un puente disulfuro en la región del bucle PRK6 tras la unión de LURE. Este puente entre los residuos de cisteína contribuye a la estabilización de la región del bucle que juega un papel importante para la unión a LURE.
Informes anteriores han demostrado que la unión entre péptidos y receptores en plantas ocurre principalmente en la región de repetición rica en leucina. En segundo lugar, cuando una molécula de ligando se une a un receptor en la región externa de la célula, generalmente se forma un complejo para comunicar señalesdentro de la célula. Por otro lado, la unión entre LURE y PRK6 se había producido en una posición diferente a la que se había informado en las plantas hasta el momento, y no se formaron complejos tras la unión. Este esquema de unión único entre LURE y PRK6 parece reflejarEl mecanismo de control preciso de la dirección del crecimiento del tubo de polen.
Al observar más de cerca la unión entre LURE y la región de bucle de PRK6, pudieron identificar los aminoácidos relevantes requeridos para la unión. El equipo probó el grado de unión y la guía del tubo de polen cambiando los aminoácidos,y descubrió que tanto la arginina R83 ubicada en LURE como el ácido aspártico D234 en PRK6 eran importantes.
"Nuestro laboratorio ha trabajado intensamente para identificar el péptido atrayente del tubo de polen LURE y su proteína receptora PRK6, y esta vez, pudimos determinar la estructura cristalina del complejo unido a LURE para demostrar que PRK6 es el receptor real de LURE,"dice Higashiyama." A través de su interacción con el receptor PRK6, descubrimos que LURE puede cambiar la dirección del crecimiento del tubo de polen hacia el óvulo, pero aún no estamos seguros de cómo LURE puede controlar la dirección del crecimiento con tanta precisión.", explica Higashiyama.
"Hemos demostrado que PRK6 tiende a concentrarse hacia LURE, por lo que puede ser que al unirse LURE en la región de bucle de PRK6, PRK6 cambie su comportamiento en la punta del tubo de polen. Al realizar observaciones en tiempo real de la moléculaactividades de LURE y PRK6 en la superficie de los tubos de polen, esperamos comprender el mecanismo exacto de la guía de los tubos de polen ".
El péptido LURE y el receptor PRK6 actúan como llave y cerradura, lo cual es específico para cada especie de planta. Higashiyama y su grupo prevén que este trabajo ayudará a revelar por qué la guía del tubo de polen es exitosa entre las mismas especies y es difícil entreespecies diferentes.
"Esperamos poder diseñar sistemas específicos de 'llave y cerradura' para que la guía del tubo de polen se vuelva eficiente entre diferentes especies de plantas y pueda conducir a una hibridación exitosa entre diferentes especies", dice Higashiyama. "Las plantas como el pan de trigo,la semilla de colza y el algodón son especies importantes que han surgido como resultado del cruzamiento. Creemos que nuestra investigación será significativa hacia la generación de especies de plantas cruzadas específicamente diseñadas ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Bio-Moléculas Transformativas ITbM, Universidad de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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