カルモジュリン結合タンパク質のIQDファミリーは、カルシウムシグナル伝達を微小管、膜サブドメイン、および核に関連付けます

細胞骨格のカルシウム（Ca2+）シグナル伝達と動的な再編成は、植物細胞の形状と細胞の成長の調整と制御に不可欠なプロセスです。カルモジュリン（CAM）および密接に関連するカルモジュリン様（CML）ポリペプチドは、Ca2+シグナルの主要なセンサーです。CAM/CMLSは、さまざまな生化学的活動を調節するために、幅広いターゲットとの微分相互作用を介して、セカンドメッセンジャーによって暗号化された情報をデコードしてリレーします。植物固有のIQ67ドメイン（IQD）ファミリーは、未定義の分子機能と生物学的役割を備えた最大のCAM相互作用タンパク質としておそらく現れました。ここでは、シロイヌナズナ（シロイヌナズナ）のIQDファミリーの33人のメンバーが、緑色蛍光タンパク質（GFP）タグ付きタンパク質を使用して、微小管（MT）アレイ、プラズマ膜下部を含む複数の異なる細胞内部位に次々と局在することを示しています。および核コンパートメント。興味深いことに、さまざまなIQD固有の局所化パターンは、CAMのIQD依存性リクルートメントの細胞内パターンと一致し、多様なIQDメンバーがCA2+依存性プロセスの正確な調節のために特定の細胞内サイトに隔離することを示唆しています。MTの局在はほとんどのIQDファミリーメンバーの特徴であるため、Nicotiana Benthamiana細胞のGFP標識MTアレイを定量的に分析し、GFP-IQD融合を一時的に発現し、IQD固有のMTパターンを観察しました。。実際、シロイヌナズナの選択IQDタンパク質の安定した過剰発現は、細胞MTの方向、細胞形状、および臓器形態を変化させました。IQDは足場タンパク質と生化学的特性を共有するため、IQDファミリーは、細胞機能、形状、および成長を調節するために、複数の細胞部位でCAM依存性Ca2+シグナル伝達を統合するためのプラットフォームタンパク質の品揃えを提供することを提案します。

Calcium (Ca2+) signaling and dynamic reorganization of the cytoskeleton are essential processes for the coordination and control of plant cell shape and cell growth. Calmodulin (CaM) and closely related calmodulin-like (CML) polypeptides are principal sensors of Ca2+ signals. CaM/CMLs decode and relay information encrypted by the second messenger via differential interactions with a wide spectrum of targets to modulate their diverse biochemical activities. The plant-specific IQ67 DOMAIN (IQD) family emerged as possibly the largest class of CaM-interacting proteins with undefined molecular functions and biological roles. Here, we show that the 33 members of the IQD family in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) differentially localize, using green fluorescent protein (GFP)-tagged proteins, to multiple and distinct subcellular sites, including microtubule (MT) arrays, plasma membrane subdomains, and nuclear compartments. Intriguingly, the various IQD-specific localization patterns coincide with the subcellular patterns of IQD-dependent recruitment of CaM, suggesting that the diverse IQD members sequester Ca2+-CaM signaling modules to specific subcellular sites for precise regulation of Ca2+-dependent processes. Because MT localization is a hallmark of most IQD family members, we quantitatively analyzed GFP-labeled MT arrays in Nicotiana benthamiana cells transiently expressing GFP-IQD fusions and observed IQD-specific MT patterns, which point to a role of IQDs in MT organization and dynamics. Indeed, stable overexpression of select IQD proteins in Arabidopsis altered cellular MT orientation, cell shape, and organ morphology. Because IQDs share biochemical properties with scaffold proteins, we propose that IQD families provide an assortment of platform proteins for integrating CaM-dependent Ca2+ signaling at multiple cellular sites to regulate cell function, shape, and growth.