2020年7月9日,弗吉尼亞大學醫(yī)學院的Jochen Zimmer團隊在植物纖維素合成酶復合物結構方面取得重大進展,研究成果以題目為Architecture of a catalytically active homotrimeric plant cellulose synthase complex 發(fā)表在了Science雜志上。文章研究揭示了CesAs三聚體是如何穩(wěn)定的,進而引導纖維素鏈進入原纖維,并且當由六個CesAs三聚體組成的玫瑰花結合成時,這些纖維素鏈可以排列成CMFs(micro-and macrofibrils)。
纖維素是植物細胞壁的重要組成部分,是地球上含量最豐富的生物聚合物。超分子植物纖維素合酶復合物(cellulose synthase complex)將多個線性葡萄糖聚合物組織成微纖絲,作為承重壁(load-bearing wall)成分。
本研究測定了楊樹纖維素合酶CesA同源三聚體的結構,這為纖維素微纖絲形成提供了分子基礎。纖維素合酶復合物,由細胞質(zhì)植物保守區(qū)和跨膜段內(nèi)的螺旋交換所穩(wěn)定,形成三個被新生纖維素聚合物占據(jù)的通道。分泌物引導聚合物走向一個共同的出口點(exit point),這可能會促進原纖維的形成。CesAs的N-末端結構域組裝成一個胞漿柄(cytosolic stalk),這個胞漿柄能夠與微管拴系蛋白(microtubule-tethering protein)相互作用,因此可能參與了CesA的定位。
綜上,本文的研究數(shù)據(jù)表明了纖維素合酶復合物是如何組裝的,并為植物細胞壁工程提供了分子基礎。