Assembly of a polar domain - the role of electrostatic interactions at the plasma membrane during the initiation of tip growth in Arabidopsis roots

极性域的组装 - 拟南芥根尖生长起始过程中质膜静电相互作用的作用

基本信息

项目摘要

Cell polarity is a unifying feature of virtually all living cells. It is characterized by localized specialization of cellular functions that provide, among others, directionality for growth or motility. At the plasma membrane, symmetry breaking and, hence, functional polarization, occurs microscale- and mesoscale domains that can be persistent or short-lived. How local membrane specialization is achieved is under debate for decades. Since most cells are hardly ever unpolarized it is challenging to investigate the initiation of polarity and the formation of polar domains.Plant roots feature a cell type, called hair cells or trichoblasts, that transition from elongation to tip growth and, thus, need to establish a new polar axis and a polar domain at the plasma membrane. How the protein assembly at this polar domain is coordinated and which signals or receptors trigger the initiation of hair formation is not well understood. We take advantage of the high predictability of this process to study the recruitment of specific proteins and lipids to the emerging root hair initiation domain. Our first goal is to analyze the step-wise assembly of proteins and determine specific protein-protein interactions along the time axis of hair development. Our second goal is to unveil mechanisms of the membrane protein recruitment by investigating the role of clustered phosphatidylinositide 4,5-bisphosphate (PIP2), a class of negatively charged phospholipids at the plasma membrane. PIP2 clustering can drive protein recruitment via electrostatic interactions, which can be modulated rapidly by the cell through changes in membrane potential or cytosolic ion concentration.Our third goal is to unveil the function of a novel receptor-like kinase in the initiation of hair emergence. Its specific gene-expression, its early appearance at the root hair initiation domain and an increased hair formation in gain-of-function mutants point toward an involvement of this RLK in triggering or coordinating the formation a new root hair. Taken together, by dissecting the dynamic interaction networks during the assembly of the polar hair initiation domain, by studying a mechanism for dynamic protein recruitment and by investigating a potential coordinator of this process we aim to provide new insights in the establishment of mesoscale domains at the plasma membrane and the initiation of polar growth.
细胞极性是几乎所有活细胞的统一特征。它的特点是细胞功能的局部专门化,其中包括为生长或运动提供方向性。在质膜上,对称性破坏,从而发生功能极化,发生微尺度和中尺度的区域,可以是持久的,也可以是短暂的。如何实现地方膜的专业化是几十年来一直争论的问题。由于大多数细胞几乎不是未极化的,所以研究极性的起始和极域的形成是具有挑战性的。植物根的特征是一种细胞类型,称为毛细胞或毛母细胞,它从伸长过渡到顶端生长,因此需要在质膜上建立一个新的极轴和极域。这个极区的蛋白质组装是如何协调的,以及哪些信号或受体触发了毛发形成的启动,目前还不清楚。我们利用这一过程的高度可预测性来研究特定蛋白质和脂类的招募到新兴的根毛起始域。我们的第一个目标是分析蛋白质的逐步组装,并确定沿着头发发育时间轴的特定蛋白质-蛋白质相互作用。我们的第二个目标是通过研究簇状磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)的作用来揭示膜蛋白募集的机制。PIP2是一类位于质膜上的负电荷磷脂。PIP2簇可以通过静电相互作用驱动蛋白质募集,细胞可以通过改变膜电位或胞内离子浓度来快速调节蛋白质募集。我们的第三个目标是揭示一种新的受体样激酶在启动毛发生长中的功能。其特定的基因表达,其在根毛起始区的早期出现,以及在功能获得突变体中毛发形成的增加,表明该RLK参与了触发或协调新根毛的形成。综上所述,通过解剖极性毛发起始域组装过程中的动态相互作用网络,通过研究蛋白质动态募集的机制和这一过程的潜在协调者,我们旨在为在质膜上建立中尺度结构域和启动极性生长提供新的见解。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fabrication and use of the dual-flow-RootChip for the imaging of Arabidopsis roots in asymmetric microenvironments.
双流根芯片的制造和使用用于不对称微环境中拟南芥根的成像
  • DOI:
    10.21769/bioprotoc.3010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Stanley;Shrivastava;Brugman;Heinzelmann;Bühler;van Swaay;Grossmann
  • 通讯作者:
    Grossmann
Dual-flow-RootChip reveals local adaptations of roots towards environmental asymmetry at the physiological and genetic levels.
  • DOI:
    10.1111/nph.14887
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Claire E. Stanley;Jagriti Shrivastava;R. Brugman;Elisa Heinzelmann;Dirk van Swaay;G. Grossmann
  • 通讯作者:
    Claire E. Stanley;Jagriti Shrivastava;R. Brugman;Elisa Heinzelmann;Dirk van Swaay;G. Grossmann
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Guido Grossmann其他文献

Professor Dr. Guido Grossmann的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Guido Grossmann', 18)}}的其他基金

Cell biology of the root-soil interface – morphogenesis and adaptive responses in tip-growing cells
根-土界面的细胞生物学 â 尖端生长细胞的形态发生和适应性反应
  • 批准号:
    440950607
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Heisenberg Grants
Elucidating the role of a GTPase-regulating protein family during tip growth initiation and regulation in roots
阐明 GTP 酶调节蛋白家族在根尖生长起始和调节过程中的作用
  • 批准号:
    440951825
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

细胞周期蛋白依赖性激酶Cdk1介导卵母细胞第一极体重吸收致三倍体发生的调控机制研究
  • 批准号:
    82371660
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
POLAR/PL1介导的细胞特异性BR信号调控机制研究
  • 批准号:
    32300270
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向B5G/6G的高效能自适应Polar编码关键技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于Polar Transformer网络的二维超声心动视频分析对心肌带缺血程度的定量研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
5G网络中基于信道预编码的物理层多消息认证协议研究
  • 批准号:
    61872059
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
北半球Polar和Arctic环流变化对中高纬度气候异常的影响
  • 批准号:
    41775067
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
非负截面曲率流形的几何与拓扑
  • 批准号:
    11701427
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高性能Polar码解码算法及解码器硬件架构研究
  • 批准号:
    61604068
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
伽玛射线暴极化的研究
  • 批准号:
    11603005
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于POLAR的太阳高能物理相关数据挖掘、处理和分析
  • 批准号:
    U1631242
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    240.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目

相似海外基金

Seeing in the dark: evolution of supraglacial lakes on the Greenland and Antarctic ice sheets during polar night
黑暗中的视觉:极夜期间格陵兰岛和南极冰原上冰上湖泊的演化
  • 批准号:
    2902592
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Compound specific isotopes of polar organic molecules in complex mixtures
复杂混合物中极性有机分子的化合物特定同位素
  • 批准号:
    LE240100109
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Linkage Infrastructure, Equipment and Facilities
Exploring Microbial Light-Harvesting with Rhodopsin in Extreme Polar Environments: Unveiling Distribution, Diversity, and Functional Insights
在极端极地环境中探索利用视紫红质进行微生物光捕获:揭示分布、多样性和功能见解
  • 批准号:
    24K03072
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Polar Early Career Chief Scientist Training Program
Polar 早期职业首席科学家培训计划
  • 批准号:
    2401176
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Surface Engineered and Highly Redox Active Polar Oxide Host Materials Immobilizing Lithium Polysulfides for Long-Life and High-Performance Li-S Batteries
表面工程和高氧化还原活性极性氧化物主体材料固定多硫化锂,用于长寿命和高性能锂硫电池
  • 批准号:
    2427263
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Blue Carbon production, export and sequestration in emerging polar ecosystems (SeaQuester)
新兴极地生态系统中的蓝碳生产、出口和封存 (SeaQuester)
  • 批准号:
    10106898
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    EU-Funded
Photocatalytic Radical Polar Crossover for C-H, C-O, and C-C Functionalization
用于 C-H、C-O 和 C-C 官能化的光催化自由基极性交叉
  • 批准号:
    2349315
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Species identification, ecological elucidation, and resource value assessment of filamentous fungi parasitic on terrestrial plants and algae in polar regions
极地陆生植物和藻类寄生丝状真菌的物种鉴定、生态解析及资源价值评估
  • 批准号:
    23K11504
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Elucidating the changes in fungal diversity in the Antarctic and Arctic regions and establishing polar-derived fungi as a genetic resource
阐明南极和北极地区真菌多样性的变化并将极地真菌建立为遗传资源
  • 批准号:
    23H03590
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
New coldwater enzymes from polar metagenomes
来自极性宏基因组的新冷水酶
  • 批准号:
    BB/Y512655/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Training Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了