SETH1 and SETH2, two components of the glycosylphosphatidylinositol anchor biosynthetic pathway, are required for pollen germination and tube growth in arabidopsis

0109748 - UEB-Q 20043090 RIV US eng J - Článek v odborném periodiku
Lalanne, E. - Honys, David - Johnson, A. - Borner, G. H. H. - Lilley, K. S. - Dupree, P. - Grossniklaus, U. - Twell, D.
SETH1 and SETH2, two components of the glycosylphosphatidylinositol anchor biosynthetic pathway, are required for pollen germination and tube growth in arabidopsis.
[SETH1 a SETH2, dvě složky metabolické dráhy biosyntézy glykosylfosfatidylinositolové kotvy, které jsou nezbytné pro klíčení pylu a růst pylové láčky Arabidopsis.]
Plant Cell. Roč. 16, č. 1 (2004), s. 229-240. ISSN 1040-4651. E-ISSN 1532-298X
Grant CEP: GA AV ČR IAA5038207
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z5038910
Klíčová slova: ARABINOGALACTAN PROTEIN * LEISHMANIA-MEXICANA * GENOMIC ANALYSIS
Kód oboru RIV: EB - Genetika a molekulární biologie
Impakt faktor: 11.295, rok: 2004

Glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchoring provides an alternative to transmembrane domains for anchoring proteins to the cell surface in eukaryotes. GPI anchors are synthesized in the endoplasmic reticulum via the sequential addition of monosaccharides, fatty acids, and phosphoethanolamines to phosphatidylinositol. Deficiencies in GPI biosynthesis lead to embryonic lethality in animals and to conditional lethality in eukaryotic microbes by blocking cell growth, cell division, or morphogenesis. We report the genetic and phenotypic analysis of insertional mutations disrupting SETH1 and SETH2, which encode Arabidopsis homologs of two conserved proteins involved in the first step of the GPI biosynthetic pathway. seth1 and seth2 mutations specifically block male transmission and pollen function. This results from reduced pollen germination and tube growth, which are associated with abnormal callose deposition. This finding suggests an essential role for GPI anchor biosynthesis in pollen tube wall deposition or metabolism. Using transcriptomic and proteomic approaches, we identified 47 genes that encode potential GPI-anchored proteins that are expressed in pollen and demonstrated that at least 11 of these proteins are associated with pollen membranes by GPI anchoring. Many of the identified candidate proteins are homologous with proteins involved in cell wall synthesis and remodeling or intercellular signaling and adhesion, and they likely play important roles in the establishment and maintenance of polarized pollen tube growth.

Glykosylfosfatidylinositolová kotva (GPI) představuje alternativu k transmembránovým doménám pro kotvení bílkovin k buněčnému povrchu eukaryot. GPI kotva je syntetizovýna v endoplasmatickém retikulu prostřednictvím postupného přidávání monosacharidů, mastných kyselin a fosfoetanolaminů k fosfatidylinositolu. Deficience biosyntézy GPI vede k embryonální letalitě u živočichů a ke kondicionální letalitě u jednobuněčných eukaryot prostřednictvím zablokování buněčného růstu, dělení či morfogeneze. Představujeme genetickou a fenotypovou analýzu inserčních mutantů v genech SETH1 a SETH2, které u Arabidopsis kódují homology dvou konservovaných bílkovin účastnících se prvního kroku GPI biosyntetické dráhy. seth1 a seth2 mutace nejsou přenášeny přes samčí gametofyt a specificky blokují funkčnost pylu. Mutace způsobují sníženou klíčivost a pomalejší růst pylových láček, který souvisí s abnormální formou ukládání kalosy. Toto zjištění napovídá esenciální úlohu biosyntézy GPI kotvy pro tvorbu a/nebo metabolismus buněčné stěny pylového zrna. Použití transkriptomických a proteomických metodických přístupů vedlo k identifikaci 47 genů kódujících předpokládané bílkoviny s GPI kotvou a exprimovaných v pylu a k demonstraci, že alespoň 11 z nich je asociováno a buněčnou membránou pylového zrna právě prostřednioctvím GPI kotvy. Řada z popsaných kandidátských bílkovin je homologních s bílkovinami účastnících se syntézy a metabolismu buněčné stěny a vnitrobuněčné signalizaci. Tyto bílkoviny pravděpodobně hrají důležitou roli během polarizovaného růstu pylové láčky.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0016856