马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员进行了一项开创性的研究，他们发现了植物如何管理细胞过程来应对环境变化。通过关注果胶、FERonIA和LLG1受体蛋白以及RALF肽之间的相互作用，该研究揭示了植物适应和生存各种胁迫的关键分子过程，为植物抗逆性机制提供了新的见解。

马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校(University of Massachusetts Amherst)的一组研究人员最近发表了一项开创性的研究，该研究回答了生物学中的一个核心问题:当生物体遇到内部或外部环境的变化时，它们是如何召集各种各样的细胞过程，从而在繁荣时期茁壮成长，或在糟糕时期生存下来的?

这项研究主要集中在植物上，发表在《细胞》杂志上，确定了四种化合物之间的相互作用:果胶、受体蛋白FERonIA和LLG1以及信号RALF肽。特别是，研究小组发现，果胶和RALF之间在细胞壁-细胞膜界面处发生的一种称为液-液相分离的分子凝聚过程控制着刺激如何触发许多细胞过程。总之，这些过程产生了对植物有利的反应。

“生物学家通常是线性工作的:我们观察刺激进来的时候，然后沿着我们认为是在反应背后的某种细胞途径监测特定的反应。但在现实中，细胞维持着大量的通路，这些通路是精心维护的，需要一直协调，”马萨诸塞大学阿默斯特分校生物化学和分子生物学杰出教授、该论文的资深作者Alice Cheung说。

自2010年和2015年发现FERIONIA-LLG1受体对是解开这一具有挑战性的谜题的理想候选者以来，张和她的长期合作者和共同资深作者吴恒明就一直在思考刺激和反应的问题。FERONIA-LLG1几乎影响植物生命的所有方面——从刚发芽的幼苗到成熟和繁殖下一代，以及在这期间维持各种挑战，如疾病和极端气候。

合作研究工作

张说:“两位非常敬业的年轻同事，博士后刘明哲(James Ming-Che Liu)和研究生叶方玲(Jessica Fang-Ling Yeh)，论文的共同第一作者，以及最近毕业的分子和细胞生物学博士生罗伯特·冯(Robert Yvon)，花了很多年的时间。”“他们一起完成了一系列研究，从不同但精心设计的角度出发，提供了一个连贯的故事，否则就无法讲述。”

研究开始于对信号(或配体)RALF如何影响细胞膜中的FERONIA-LLG1的探究。研究小组观察到一些令人困惑的结果:细胞并没有简单地将FERONIA-LLG1吸收到细胞中，这是一个被称为内吞作用和典型反应的过程;研究小组测试的每个细胞膜分子都受到了影响。此外，与典型的配体-受体相互作用不同，配体RALF保留在细胞外富含果胶的细胞外基质中，称为细胞壁。

然后，研究小组检查了这四种分子之间的生化和生物物理相互作用，这些相互作用如何影响这些分子在细胞水平上的行为，以及它们如何影响植物的生理结果，使用两种经常遇到的环境压力:高温和盐度。

这一结果首次提供了一种机制来解释植物细胞如何协调许多不同的途径来响应一个单一的压力信号，从而变得更有弹性和生存。这项工作还首次证明了细胞壁-细胞膜界面(植物细胞检测和响应外部刺激的前线)的相分离如何深刻地影响细胞的集体反应。Cheung补充说:“如果没有应用生命科学研究所的核心设施和光学显微镜核心主任、论文的合著者詹姆斯·钱伯斯的投入，这项工作是不可能完成的。”

参考文献:“细胞外果胶- ralf相分离介导FERonIA全局信号传导功能”，作者:Ming-Che James Liu, Fang-Ling Jessica Yeh, Robert Yvon, Kelly Simpson, Samuel Jordan, James Chambers, Hen-Ming Wu, Alice Y. Cheung, 2024年12月28日，Cell。DOI: 10.1016 / j.cell.2024.11.038