Белок AtRRP44A обеспечивает перемещение некоторых мРНК между клетками растений

Клетки в составе одного растительного организма соединены друг с другом цитоплазматическими мостиками — плазмодесмами. Благодаря этому транскрипционные факторы, которые продуцируются в одних клетках растения, могут перемещаться в другие клетки в виде мРНК и уже в клетках-реципиентах транслироваться в функциональные белки. Как сообщается в новой работе, опубликованной в Science, у арабидопсиса мРНК, кодирующие гомеобокс-содержащие транскрипционные факторы KNOTTED1, перемещаются по плазмодесмам при участии белка AtRRP44A — компонента экзосомного комплекса, разрушающего РНК.

Транскрипционные факторы семейства KNOTTED1, также известного как KN1, содержат гомеодомен и контролируют поддержание популяции стволовых клеток по всему растительному организму, перемещаясь между клетками по плазмодесмам. Ранее было показано, что KN1 перемещается вместе со своей мРНК, но до сих пор механизм селективного трафика мРНК в растениях был неясен. Авторы новой работы использовали в качестве модели для исследования перемещений KN1 мутантные растения арабидопсиса, лишенные трихом (волосков, покрывающих листья). Образование трихом у таких мутантов восстанавливалось при экспрессии в клетках мезофилла гибридного белка, состоящего из KN1, репортера GFP и белкового фактора GL1. Однако у двух мутантов экспрессия гибридного белка KN1-GFP-GL1 не восстанавливала волосковое покрытие листьев. Оказалось, что у этих растений белок KN1-GFP-GL1 не поступает из мезофилла листа в эпидермис, хотя уровень его экспрессии в клетках мезофилла не был существенно снижен.

Детальный анализ показал, что эти два мутанта несут точечные замены в гене, кодирующем белок AtRRP44A — компонент экзосомного комплекса. Замены делали ген нефункциональным. Ученые визуализировали мРНК KN1 и подтвердили, что в отсутствии функционального AtRRP44A она не транспортируется из мезофилла в эпидермис. Предположительно AtRRP44A действует совместно с белком CCT8, контролирующим перемещение белков семейства KN1. Еще одно доказательство участия AtRRP44A в трафике мРНК, которое получили ученые — его локализация вблизи плазмодесм.

Транскрипционный фактор KN1 оказался не единственным белком, чей транспорт по плазмодесмам зависит от AtRRP44A. Авторы показали, что это также относится к белку SHOOT MERISTEMLESS (STM), который отвечает за поддержание клеток меристем в стволовом состоянии.

Основной функцией экзосомного комплекса в клетках является разрушение молекул РНК. Тем не менее, компонент комплекса AtRRP44A способствует именно перемещению мРНК KN1, а не его метаболизму. Возможно, в этом процессе задействованы другие факторы, предотвращающие процессинг мРНК. Пока неизвестно, выполняет ли AtRRP44A аналогичную функцию в отношении других мобильных РНК растений.