$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Мембранный трафик представляет собой консервативный клеточный процесс, при котором компоненты мембраны (также известные как грузы), включая белки, липиды и другие биологические продукты, распределяются между различными органеллами внутри эукариотической клетки или через плазматическую мембрану во внеклеточноепространство и из него. Этому процессу способствует совокупность мембран и органелл, называемая эндомембранной системой, которая состоит из ядерной мембраны, эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, вакуоли/лизосом, плазматической мембраны и множественных эндосом1. Эндомембранная система позволяет модифицировать, упаковывать и транспортировать мембранные компоненты с помощью динамических везикул, которые перемещаются между этими органеллами. Мембранный транспорт имеет решающее значение для развития, роста и адаптации клеток к окружающей среде и, таким образом, находится под строгим исложным регулированием. В настоящее время разработано и применено множество подходов в молекулярной биологии, химической биологии, микроскопии и масс-спектрометрии, которые значительно продвинули понимание пространственно-временной регуляции эндомембранной системы 3,4. Молекулярная биология используется для классических генетических манипуляций с предполагаемыми игроками, участвующими в мембранном транспорте, таких как изменение экспрессии генов интересующего белка или маркировка интересующего белка определенными метками. Инструменты химической биологии включают использование молекул, которые специфически вмешиваются в движение определенных маршрутов 4,5. Масс-спектрометрия эффективна для идентификации компонентов в органелле, которая была механически выделена биохимическими подходами 3,4. Тем не менее, мембранный трафик является динамичным, разнообразным и сложным биологическимпроцессом1. Для визуализации процесса мембранного транспорта в живых клетках в различных условиях важным инструментом является световая микроскопия. Для преодоления трудностей, связанных с измерением эффективности, кинетики и разнообразия событий, был достигнут непрерывный прогресс в области передовых методов микроскопирования4. В данном исследовании основное внимание уделяется широко распространенным методологиям химической/фармакологической биологии, молекулярной биологии и микроскопии для изучения событий мембранного транспорта в естественно упрощенной и экспериментально доступной системе — процессе развития устьиц.
Устьица представляют собой микропоры на надземных поверхностях растений, которые открываются и закрываются для облегчения газообмена между внутренними клетками и окружающей средой 6,7,8. Следовательно, устьица необходимы для фотосинтеза и транспирации, двух событий, которые имеют решающее значение для выживания и роста растений. Развитие устьиц динамически регулируется сигналами окружающей среды для оптимизации адаптации растения к окружающей среде9. Начиная с исследований 2002 года, идентификация рецепторного белка Too Many Mouths (TMM) открыла дверь в новую эру исследования молекулярных механизмов развития устьиц у модельного растения Arabidopsis thaliana10. Всего через несколько десятилетий был идентифицирован классический сигнальный путь. Этот путь включает в себя группу секреторных пептидных лигандов в семействе факторов формирования эпидермальных паттернов (EFP), несколько киназ рецепторов лейцин-богатых повторами (LRR) на клеточной поверхности в семействе EREECTA (ER), рецепторный белок LRR TMM, каскад MAPK и несколько транскрипционных факторов bHLH, включая SPEECHLESS (SPCH), MUTE, FAMA и SCREAM (SCRM)11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26. Предыдущая работа показала, что одна из рецепторных киназ, ER-LIKE 1 (ERL1), демонстрирует активное субклеточное поведение при восприятии EPF20. ERL2 также динамически перемещается между плазматической мембраной и некоторыми внутриклеточными органеллами27. Блокирование этапов мембранного транспорта вызывает аномальный устьичный рисунок, в результате чего на поверхности листа образуются устьичные скопления28. Эти результаты свидетельствуют о том, что мембранный трафик играет важную роль в развитии устьиц. В данном исследовании описывается протокол пространственно-временного исследования динамики ERL1 с использованием анализа белок-белковой субклеточной колокализации в сочетании с фармакологическим лечением с использованием некоторых ингибиторов мембранного трафика.