Systems approaches reveal that ABCB and PIN proteins mediate co-dependent auxin efflux.
Systems approaches reveal that ABCB and PIN proteins mediate co-dependent auxin efflux.
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DOI：
10.1093/plcell/koac086
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发表时间：
2022-05-24
期刊：
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中科院分区：
文献类型：
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作者：
膜结合 ATP 结合盒 (ABC) 转运蛋白 B 家族的成员代表植物中生长素流出机制的关键组成部分。在过去的二十年里，实验研究表明，改变 ATP 结合盒亚家族 B (ABCB) 的表达会影响生长素的分布和植物表型。然而，ABCB 蛋白究竟如何与更广泛研究的 PIN 形成 (PIN) 生长素外排转运蛋白家族一起转运生长素尚不清楚，并且使用异源系统的研究产生了相互矛盾的结果。在这里，我们将 ABCB 定位数据整合到拟南芥根尖的生长素运输的多细胞模型中，以预测 ABCB 介导的生长素运输如何影响器官规模的生长素分布。我们使用我们的模型测试五种潜在的 ABCB-PIN 调控相互作用，模拟每种相互作用的生长素动力学，并将预测结果与野生型和 abcb 单功能和双功能丧失突变体中 DII-VENUS 生长素报告基因的实验图像进行定量比较。只有特定的 ABCB-PIN 调控相互作用才能产生重现实验观察到的 DII-VENUS 分布和长距离生长素运输的预测。我们的结果表明 ABCB 能够独立于 PIN 实现生长素流出；然而，PIN 介导的生长素流出主要是通过与 ABCB 共定位的共依赖性流出。预测实验观察到的根尖生长素分布需要 ABCB 独立流出生长素，而 PIN 主要介导与 ABCB 共定位的生长素流出。
Members of the B family of membrane-bound ATP-binding cassette (ABC) transporters represent key components of the auxin efflux machinery in plants. Over the last two decades, experimental studies have shown that modifying ATP-binding cassette sub-family B (ABCB) expression affects auxin distribution and plant phenotypes. However, precisely how ABCB proteins transport auxin in conjunction with the more widely studied family of PIN-formed (PIN) auxin efflux transporters is unclear, and studies using heterologous systems have produced conflicting results. Here, we integrate ABCB localization data into a multicellular model of auxin transport in the Arabidopsis thaliana root tip to predict how ABCB-mediated auxin transport impacts organ-scale auxin distribution. We use our model to test five potential ABCB–PIN regulatory interactions, simulating the auxin dynamics for each interaction and quantitatively comparing the predictions with experimental images of the DII-VENUS auxin reporter in wild-type and abcb single and double loss-of-function mutants. Only specific ABCB–PIN regulatory interactions result in predictions that recreate the experimentally observed DII-VENUS distributions and long-distance auxin transport. Our results suggest that ABCBs enable auxin efflux independently of PINs; however, PIN-mediated auxin efflux is predominantly through a co-dependent efflux where co-localized with ABCBs. Predicting the experimentally observed root-tip auxin distribution requires ABCBs to efflux auxin independently, whereas PINs predominantly mediate auxin efflux where co-localized with ABCBs.
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影响因子：
64.8
作者：
Blilou, I;Xu, J;Scheres, B
通讯作者：
Scheres, B
影响因子：
56.9
作者：
Bennett, MJ;Marchant, A;Feldmann, KA
通讯作者：
Feldmann, KA
DOI：
10.1073/pnas.95.25.15112
发表时间：
1998-12-08
影响因子：
11.1
作者：
Chen, RJ;Hilson, P;Masson, PH
通讯作者：
Masson, PH
影响因子：
4.8
作者：
Hao, Pengchao;Xia, Jian;Geisler, Markus
通讯作者：
Geisler, Markus
影响因子：
3.3
作者：
Geisler, M;Kolukisaoglu, HÜ;Schulz, B
通讯作者：
Schulz, B