AIP1调控微丝细胞骨架动态和水稻生长发育
黄善金*

中国科学院植物研究所植物分子生理学科学院重点实验室，北京，100093
*通信作者：Tel: (+8610) 62836675; E-mail: sjhuang@ibcas.ac.cn 

摘要 
    微丝动态变化对于各项依赖于微丝的生理过程的正常实现至关重要。然而细胞如何对微丝的动态变化实现严格调控我们还了解甚少。其中肌动蛋白相互作用蛋白1（actin-interacting protein 1, AIP1）通过与微丝解聚因子（actin depolymerizing factor, ADF）协作调控微丝动态。但AIP1如何与ADF在植物细胞内协作促进微丝动态以及它们互作的生化作用机制还不清楚。我们于是对水稻AIP1的功能和生化作用机制进行了分析，发现过量表达和RNA干扰引起的AIP1转录本水平的变化影响水稻生长，细胞学观察表明AIP1过量表达和RNA干扰均引起水稻节间细胞伸长受阻，表明AIP1调控细胞伸长。同时发现AIP1过量表达和RNA干扰也引起根毛顶端生长受阻。进一步的结果发现AIP1 RNA干扰引起根毛中微丝含量增加，而AIP1过表达则引起根毛中微丝含量降低。花粉粒中的微丝骨架观察发现过表达花粉粒中微丝含量的下降程度与AIP1转录本含量增加程度成正相关；而RNA干扰花粉粒中微丝含量与AIP1转录本含量成反比，这些结果表明AIP1作为微丝聚合的抑制因子发挥功能。体外分析表明AIP1虽然与微丝结合但它本身对微丝聚合并没有影响，但它促进ADF引起的微丝解聚。在ADF存在的情况下，AIP1也与微丝正端结合，阻止肌动蛋白在正端的解离和添加。进一步的观察发现AIP1促进ADF引起的微丝切割和负端肌动蛋白亚基的脱离。体外重组实验表明AIP1作为其中一个重要的成分在ADF和profilin引起的微丝解聚过程中扮演重要角色。进一步的微丝单根动态行为观察发现，在可聚合肌动蛋白浓度很高的情况下，AIP1与ADF协作也能切割微丝并使微丝快速解聚消失，这一结果在原生质体内得到了进一步的验证，这为解释植物细胞内周质微丝持续被切割以及快速消失的现象提供了分子基础。以上数据表明AIP1通过与ADF协作促进微丝动态变化，进而调控细胞伸长和水稻生长发育。

关键词：微丝、微丝动态、微丝结合蛋白、AIP1、水稻