文獻(xiàn)閱讀--植物精卵融合過程粘附因子GEX2的發(fā)現(xiàn)

本次精讀的是一篇老文章,2016年發(fā)表在《current biology》上的《Gamete Attachment Requires GEX2 for Successful Fertilization in Arabidopsis》向瓷,通訊作者是新加坡國(guó)立大學(xué)生物科學(xué)系的Frederic Berger教授(我猜是圖片中間那個(gè))庶骄。研究興趣翻譯如下:保守的蛋白質(zhì)組蛋白不僅僅是DNA的簡(jiǎn)單支架,還參與基因組活動(dòng)的調(diào)節(jié)。 我們探索核心組蛋白的變體如何影響基因組表達(dá),組織和遺傳。 我們還研究了組蛋白變體與其他染色質(zhì)修飾之間的相互作用澎现,從而貢獻(xiàn)了表觀遺傳,從而調(diào)節(jié)了體細(xì)胞和生殖組織中的細(xì)胞事件每辟。 應(yīng)該是做生殖中表觀的大佬剑辫,不知道為什么做了這篇文章。

通訊作者

科學(xué)問題:植物雙受精過程是否需要主動(dòng)配子識(shí)別和附著機(jī)制(就是想做配子融合)影兽。

背景:對(duì)植物雙受精過程知之甚少揭斧,只有參與融合的HAP2以及精細(xì)胞激活的EC1

怎么辦,正向遺傳學(xué)來幫忙>摺(正向遺傳學(xué)對(duì)于一個(gè)未知或是知之甚少的領(lǐng)域是一個(gè)很好的辦法讹开,但是缺陷是對(duì)于冗余性較高的基因是個(gè)問題,如果像DMP9倒也還行捐名,要知道擬南芥60%以上的基因都發(fā)生過復(fù)制事件)

怎么做:雙 marker (DM) line, HTR10-RFP (snRFP)精細(xì)胞核 DFWA-GFP(ccGFP)? 中央細(xì)胞 標(biāo)記

0.3%? EMS 處理 8h旦万,5000棵M1種下,篩選育性缺陷的材料镶蹋,發(fā)現(xiàn)一個(gè)材料Y47成艘,受精過程中發(fā)現(xiàn)未受精的精細(xì)胞,并且苯胺藍(lán)染色顯示花粉管接收的過程沒有問題贺归,注意此時(shí)精細(xì)胞應(yīng)該沒有分開淆两。并且通過延時(shí)攝影技術(shù)發(fā)現(xiàn)精細(xì)胞到中央細(xì)胞后長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng),兩個(gè)實(shí)驗(yàn)確定下來是融合過程起作用拂酣∏锉回交實(shí)驗(yàn)確定是雄方的問題。

受精未融合
WT
gex2突變體

有表型就好辦婶熬,就是定位基因吧剑勾,定位到271Kb時(shí)候,發(fā)現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)精細(xì)胞定位的基因GEX2赵颅,測(cè)序發(fā)現(xiàn)是個(gè)點(diǎn)突G變成A虽另。Y47命名為gex2-1?,為了確定表型饺谬,作者要來T-DNA插入突變體gex2-2 發(fā)現(xiàn)一個(gè)表型捂刺。此外在做個(gè)回補(bǔ)實(shí)驗(yàn),好了,基因確定的表型做完了叠萍。

確定突變類型
回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)

下面就對(duì)這個(gè)基因的特征就行分析被芝发,先看結(jié)構(gòu):?jiǎn)未慰缒ぃ行盘?hào)肽苛谷,有l(wèi)g-like區(qū)域這一點(diǎn)和哺乳動(dòng)物中izumo類似,這個(gè)胞外域超級(jí)長(zhǎng)格郁。接GFP發(fā)現(xiàn)定位在精細(xì)胞膜上腹殿。

GEX2結(jié)構(gòu)
亞細(xì)胞定位

再次仔細(xì)觀察表型,發(fā)現(xiàn)除了沒有發(fā)育的胚珠例书,在突變體自交的植物中還發(fā)現(xiàn)了中止發(fā)育的種子锣尉,于是找回去,發(fā)現(xiàn)是存在單次受精事件决采,又做了回補(bǔ)自沧,確定還是GEX2的問題,這里就比較繞树瞭,表型和回補(bǔ)一會(huì)說不好嗎拇厢?

左:正常 中:胚乳正常 右:胚胎正常】

那么GEX2到底參與精卵融合過程的那一部分呢晒喷?于是他們找到了卵細(xì)胞的Marker:emGFP(pDD45::GFP-PIP2a? and enRFP孝偎,觀察,他們先用消化酶處理細(xì)胞壁凉敲,發(fā)現(xiàn)卵細(xì)胞和中央細(xì)胞變成圓形衣盾,說明細(xì)胞壁處理好了。相比于HAP2能夠粘附在卵細(xì)胞和中央細(xì)胞上爷抓,gex2則有的一個(gè)粘附在卵細(xì)胞上势决,一個(gè)沒有粘附,或者根本沒有粘附。結(jié)合統(tǒng)計(jì)為粘附的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已知參與融合過程hap2袱蜡,還有延遲成像過程中祷安,精細(xì)胞一致在粘附和去粘附,認(rèn)為GEX2參與粘附的過程据悔。

gex2的粘附
統(tǒng)計(jì)

作者最后做了一個(gè)演化上的問題:計(jì)算Ka/Ks 選擇壓,用A. thaliana A. lyrata耘沼,發(fā)現(xiàn)相比于HAP2(這個(gè)多保守)极颓,GEX2快速演化,且主要是lg-like的區(qū)域(猜猜也知道)群嗤。

評(píng)論:我覺得后期統(tǒng)計(jì)粘附還不夠精細(xì)菠隆,既然你發(fā)現(xiàn)存在單次受精事件,那到底是誰(shuí)的單次受精不知道,那么統(tǒng)計(jì)粘附是完全可以把單次粘附的數(shù)據(jù)加上骇径,看看到底什么樣子躯肌,而且整體來說n值有點(diǎn)小。并且整體來看GEX2調(diào)控的去粘附比例也就40%左右破衔,可能存在冗余基因清女。但是毫無疑問,作者是極為幸運(yùn)的晰筛,5000棵苗就篩到了基因嫡丙,但是接下來又存在很多問題,還有沒有其他基因參與粘附读第,其在卵細(xì)胞上的識(shí)別蛋白又是什么曙博?這還有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。

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