A bistable circuit involving SCARECROW-RETINOBLASTOMA integrates cues to inform asymmetric stem cell division.
A bistable circuit involving SCARECROW-RETINOBLASTOMA integrates cues to inform asymmetric stem cell division.
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DOI：
10.1016/j.cell.2012.07.017
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发表时间：
2012-08-31
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
Scheres B
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cruz-Ramírez A;Díaz-Triviño S;Blilou I;Grieneisen VA;Sozzani R;Zamioudis C;Miskolczi P;Nieuwland J;Benjamins R;Dhonukshe P;Caballero-Pérez J;Horvath B;Long Y;Mähönen AP;Zhang H;Xu J;Murray JA;Benfey PN;Bako L;Marée AF;Scheres B
在植物中，细胞不能迁移，不对称细胞分裂（ACD）必须限制在适当的空间环境。我们调查组织产生的不对称分裂在拟南芥根内的干细胞女儿。这些分裂的空间限制需要视网膜母细胞瘤相关（RBR）蛋白与干细胞调节因子SCARECROW（SCR）的物理结合。在干细胞龛中，SCR活性被RBR通过细胞周期蛋白D 6;1-CDK复合物的磷酸化所抵消。这种细胞周期蛋白本身受SCR及其伴侣短根（SHR）的转录控制，产生了一个具有高或低SHR-SCR复合物活性的稳健的转录回路。生长素通过促进CYCD 6;1转录来偏置该回路。数学模型表明，只有在整合了由SHR和生长素分布分别决定的径向和纵向信息后，ACD才被打开。细胞周期进程与蛋白质降解的耦合重置了电路，导致“触发器”，将不对称细胞分裂限制在干细胞区域。
In plants, where cells cannot migrate, asymmetric cell divisions (ACDs) must be confined to the appropriate spatial context. We investigate tissue-generating asymmetric divisions in a stem cell daughter within the Arabidopsis root. Spatial restriction of these divisions requires physical binding of the stem cell regulator SCARECROW (SCR) by the RETINOBLASTOMA-RELATED (RBR) protein. In the stem cell niche, SCR activity is counteracted by phosphorylation of RBR through a cyclinD6;1-CDK complex. This cyclin is itself under transcriptional control of SCR and its partner SHORT ROOT (SHR), creating a robust bistable circuit with either high or low SHR-SCR complex activity. Auxin biases this circuit by promoting CYCD6;1 transcription. Mathematical modeling shows that ACDs are only switched on after integration of radial and longitudinal information, determined by SHR and auxin distribution, respectively. Coupling of cell-cycle progression to protein degradation resets the circuit, resulting in a “flip flop” that constrains asymmetric cell division to the stem cell region.
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