子细胞中不平等的信号传递和生物合成

根尖分生组织中的干细胞分裂产生转运扩增细胞，转运扩增细胞最终退出细胞周期，进行伸长和分化。低水平的油菜素内酯是分生组织细胞周期进程所必需的，而高水平的油菜素内酯则促进细胞周期在延伸区退出。因此，分裂细胞中的油菜素内酯信号可能是动态调节的。OCTOPUS （OPS）和OCTOPUS- like （OPL）蛋白是调控韧皮部发育的油菜素内酯响应蛋白，其极性定位于根尖质膜，但它们是否参与分化细胞中油菜素内酯信号的动态调控尚不清楚。研究人员首先获得单细胞rna测序数据集，以生成根组织的细胞周期参考。他们发现油菜素类固醇反应基因在一个与G1期相对应的模块中富集。活细胞成像证实了这一点，显示油菜素类固醇反应转录因子BRASSINAZOLE RESISTANT 1 （BZR1）的核积累在G1期达到峰值，在有丝分裂期间下降。油菜素内酯生物合成基因DWARF 4 （DWF4）的细胞周期表达模式与BZR1相似，在有丝分裂时表达水平最低。有趣的是，BZR1核积累的分裂后恢复在上子细胞中更为明显，而DWF4的恢复最初发生在下子细胞中。BZR1在子细胞中的不均匀恢复并不取决于基因表达或蛋白质降解，而是由于拟南芥shaggy相关蛋白激酶（ATSKs）介导的磷酸化依赖性细胞核位移。有趣的是，OPL2与ATSK32相互作用；过表达OPL2降低了ATSK32的核定位和总水平。由于OPS和OPL蛋白在母细胞中的极性定位而传递到上子细胞，这可以解释BZR1在有丝分裂后优先在上子细胞中积累核。相反，OPS或OPL介导的核BZR1积累在较低的子细胞中被延迟，这使其能够逃脱负反馈回路并表达油菜素内酯生物合成基因，如DWF4。这一机制在油菜素内酯信号传导和优化根系生长的生物合成之间建立了平衡，计算模型也证明了这一点。