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URGT2、URGT4 和 URGT6 对 UDP-鼠李糖的转运调节了鼠李半乳糖醛酸聚糖 I 的长度。

Transport of UDP-rhamnose by URGT2, URGT4, and URGT6 modulates rhamnogalacturonan-I length.

机构信息

Centro de Biotecnología Vegetal, Universidad Andrés Bello, Santiago 8370146, Chile.

Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRAE-AgroParisTech, F-78026 Versailles Cedex, France.

出版信息

Plant Physiol. 2021 Apr 2;185(3):914-933. doi: 10.1093/plphys/kiaa070.

Abstract

Rhamnogalacturonan-I biosynthesis occurs in the lumen of the Golgi apparatus, a compartment where UDP-Rhamnose and UDP-Galacturonic Acid are the main substrates for synthesis of the backbone polymer of pectin. Recent studies showed that UDP-Rha is transported from the cytosol into the Golgi apparatus by a family of six UDP-rhamnose/UDP-galactose transporters (URGT1-6). In this study, analysis of adherent and soluble mucilage (SM) of Arabidopsis thaliana seeds revealed distinct roles of URGT2, URGT4, and URGT6 in mucilage biosynthesis. Characterization of SM polymer size showed shorter chains in the urgt2 urgt4 and urgt2 urgt4 urgt6 mutants, suggesting that URGT2 and URGT4 are mainly involved in Rhamnogalacturonan-I (RG-I) elongation. Meanwhile, mutants in urgt6 exhibited changes only in adherent mucilage (AM). Surprisingly, the estimated number of RG-I polymer chains present in urgt2 urgt4 and urgt2 urgt4 urgt6 mutants was higher than in wild-type. Interestingly, the increased number of shorter RG-I chains was accompanied by an increased amount of xylan. In the urgt mutants, expression analysis of other genes involved in mucilage biosynthesis showed some compensation. Studies of mutants of transcription factors regulating mucilage formation indicated that URGT2, URGT4, and URGT6 are likely part of a gene network controlled by these regulators and involved in RG-I synthesis. These results suggest that URGT2, URGT4, and URGT6 play different roles in the biosynthesis of mucilage, and the lack of all three affects the production of shorter RG-I polymers and longer xylan domains.

摘要

鼠李半乳糖醛酸聚糖 I 的生物合成发生在高尔基体腔室中,该腔室是 UDP-鼠李糖和 UDP-半乳糖醛酸合成果胶主链聚合物的主要底物的部位。最近的研究表明,UDP-Rha 通过一组 6 种 UDP-鼠李糖/UDP-半乳糖转运蛋白(URGT1-6)从细胞质转运到高尔基体。在这项研究中,对拟南芥种子附着和可溶性粘液(SM)的分析表明,URGT2、URGT4 和 URGT6 在粘液生物合成中具有不同的作用。SM 聚合物大小的特征表明,urgt2 urgt4 和 urgt2 urgt4 urgt6 突变体中的短链,表明 URGT2 和 URGT4 主要参与鼠李半乳糖醛酸聚糖 I(RG-I)的伸长。同时,urgt6 突变体中仅在附着粘液(AM)中发生变化。令人惊讶的是,urgt2 urgt4 和 urgt2 urgt4 urgt6 突变体中存在的 RG-I 聚合物链的估计数量高于野生型。有趣的是,较短 RG-I 链数量的增加伴随着木聚糖量的增加。在 urgt 突变体中,粘液生物合成中其他基因的表达分析表明存在一些补偿。转录因子调节粘液形成的突变体研究表明,URGT2、URGT4 和 URGT6 可能是受这些调节剂控制并参与 RG-I 合成的基因网络的一部分。这些结果表明,URGT2、URGT4 和 URGT6 在粘液生物合成中发挥不同的作用,而三者的缺失均会影响较短 RG-I 聚合物和较长木聚糖结构域的产生。

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