MLOs and EXO70H4 interplay in trichomes cell wall development

Abstract

EXO70H4 podjednotka komplexu exocyst hraje klíčovou roli při vázání vezikul během biogeneze sekundární buněčné stěny trichomu. Tato práce zkoumá složitý vztah mezi proteiny MLO, které fungují jako vápníkové kanály plazmatické membrány, a komplexem exocyst při řízení syntézy sekundární buněčné stěny v trichomech Arabidopsis thaliana. Analýza tří trichomů mutantů mlo odhalila narušené ukládání kalózy a tenčí buněčné stěny, přičemž nejvýznamnější roli hrála izoforma MLO6. Chybná lokalizace PMR4, kalosové syntázy, u exo70h4-1 a trojitých mutantů mlo poukazuje na složitou interakci mezi proteiny MLO a EXO70H4 při ukládání kalosy. Kromě toho je u všech studovaných mutantů narušena lokalizace ROS a těžkých kovů, což naznačuje roli proteinů MLO jako pozitivních regulátorů těchto vlastností trichomu. Zajímavé je, že Ramanova spektroskopie odhalila nedostatek uhličitanu vápenatého v buněčné stěně všech mutantů, což poskytuje pohled na roli proteinů MLO spolu s EXO70H4 v biomineralizaci a zpevňování buněčné stěny. Tato zjištění vrhají světlo na buněčnou funkci proteinů MLO a jejich nedílnou úlohu v základním buněčném procesu tvorby buněčné stěny v trichomech Arabidopsis thaliana. A konečně zavedení metod proximitního značení v naší laboratoři a studium proteomu Arabidopsis v podmínkách biotického stresu.

EXO70H4 subunit of the exocyst complex plays a crucial role in vesicle tethering during secondary trichome cell wall biogenesis. This thesis investigates the intricate relationship between MLO protein, which function as plasma membrane calcium channels, and the exocyst complex in driving secondary cell wall synthesis in Arabidopsis thaliana trichomes. Analysis of three mlo mutants trichomes revealed disrupted callose deposition and thinner cell walls, with MLO6 isoform playing the most significant role. The mislocalization of PMR4, a callose synthase, in exo70h4-1 and mlo triple mutants highlights the complex interaction between MLO proteins and EXO70H4 in callose deposition. Furthermore, ROS and heavy metals localisation are compromised in all mutants studied, indicating the role of MLO proteins as positive regulators of these trichome features. Interestingly, Raman spectroscopy revealed a lack of calcium carbonate in the cell wall of all mutants, providing insights into the role of MLO proteins along with the EXO70H4 in biomineralisation and cell wall hardening. These findings shed light on the cellular function of MLO proteins and their integral role in the fundamental cellular process of cell wall formation in Arabidopsis thaliana trichomes. And lastly, the introduction of the...