A ancoragem de glicosilfosfatidilinositol (GPI) é uma importante modificação pós-traducional, que prende proteínas não transmembranares ao folheto externo da membrana plasmática (PM). Ele participa de muitos processos biológicos facilitando a percepção do sinal, adesão celular, transporte e metabolismo. As porções GPI maduras de eucariotos geralmente contêm uma estrutura central de glicano conservada e uma cauda lipídica variável, e a porção lipídica é importante para direcionar proteínas ancoradas a GPI (GPI-APs) para os locais destinados na superfície celular. As diferenças na estrutura lipídica indicam, portanto, vias de classificação variadas para GPI-APs. A síntese de lipídios GPI envolve reações de remodelação em várias etapas, que convertem cadeias de ácidos graxos insaturados em lipídios saturados e, finalmente, formam caudas lipídicas variadas em leveduras e animais.
As plantas têm cerca de 300 GPI-APs. Das múltiplas funções biológicas, a montagem da parede celular vegetal é proposta como um de seus papéis principais. No entanto, os mecanismos de modificação da GPI, especialmente a remodelação lipídica, e os papéis na organização da parede celular ainda não estão claros.

Pesquisadores liderados pelo Prof. Zhou Yihua do Instituto de Genética e Biologia do Desenvolvimento da Academia Chinesa de Ciências (CAS) relataram recentemente que BRITTLE CULM16, uma remodelase lipídica âncora de glicosilfosfatidilinositol, é necessária para direcionar proteínas modificadas para a superfície celular e governa a parede celular biomecânica.

Através da caracterização do mutante do colmo de arroz 16 (bc16), o BC16 foi identificado para codificar uma O-aciltransferase ligada à membrana (MBOAT) na remodelação de lipídios GPI e coexpressa com muitos genes formadores de GPI. BC16 está localizado no retículo endoplasmático e no aparelho de Golgi.

Pela introdução de BC16 em um mutante de levedura deficiente em um homólogo de MBOAT, o defeito de crescimento do mutante de levedura foi totalmente recuperado e as anormalidades da estrutura lipídica em GPI-APs foram amplamente restauradas. A análise de espectrometria de massa de lipídios GPI-AP de arroz revelou que fosfatidilinositol saturado e fosfatidilceramida são a principal composição lipídica de GPI em plantas, e esses são bastante reduzidos no mutante bc16.

Usando BC1, um GPI-AP conhecido envolvido na formação da parede celular secundária, e vários GPI-APs como repórteres, a remodelação lipídica mediada por BC16 foi demonstrada necessária para direcionar GPI-APs a microdomínios específicos no PM. Curiosamente, a celulose sintase CESA4 provavelmente também se localiza nesses microdomínios de PM, fornecendo evidências críticas para a função BC16 na formação da parede celular.

Além disso, a microscopia de força atômica e a análise de nanoindentação revelaram alinhamento anormal das nanofibrilas celulósicas em bc16, semelhantes às de bc1, o que resulta em módulos elásticos alterados e diminuição da resistência mecânica.

Este trabalho é o primeiro a explicar a fragilidade das culturas de uma perspectiva biomecânica.

Portanto, este estudo fornece novos insights sobre a maturação dos lipídios GPI de plantas e descreve um mecanismo para governar a mecânica da parede celular e a resistência mecânica da planta, oferecendo uma ferramenta para o design molecular de culturas de elite com força de suporte ideal.

Este trabalho, intitulado "Glicosilfosfatidilinositol âncora remodelação lipídica direciona proteínas para a membrana plasmática e governa a mecânica da parede celular", foi publicado em The Plant Cell em 17 de agosto. + Explorar mais

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