タンパク質のレモリン足場による膜トポロジーの安定化

植物では、膜のトポロジカル組織は、主に細胞壁と細胞骨格に起因しています。さらに、植物特異的レモリンなどのタンパク質はほとんどありません。タンパク質および脂質主催者として機能することが示されています。根結節共生には連続膜の再配置が必要であり、細菌は最終的に感染糸から膜に組み合わされた共生体に放出されます。共生特異的なsymrem1遺伝子の変異は、非常に混乱した周囲膜をもたらすことがわかりました。Alphafoldモデリングと生化学的分析により、Symrem1は反平行二量体にオリゴマー化し、より高次の膜足場構造を形成する可能性があることが明らかになりました。これは、壁のないプロトプラストでこれや他のレモリンを発現させることで、膜ブレブから中央のアクチンフィラメントを持つ長い膜チューブに至るまでのde novo膜トポロジを大幅に変化させ、安定させるために十分であるときに実験的に確認されました。相互に、機械的に誘導された膜インデントは、symrem1によって等しく安定化されました。まとめると、細胞壁とは無関係に大規模な膜の立体構造の安定化を可能にする植物固有のメカニズムについて説明します。

In plants, the topological organization of membranes has mainly been attributed to the cell wall and the cytoskeleton. Additionally, few proteins, such as plant-specific remorins have been shown to function as protein and lipid organizers. Root nodule symbiosis requires continuous membrane re-arrangements, with bacteria being finally released from infection threads into membrane-confined symbiosomes. We found that mutations in the symbiosis-specific SYMREM1 gene result in highly disorganized perimicrobial membranes. AlphaFold modelling and biochemical analyses reveal that SYMREM1 oligomerizes into antiparallel dimers and may form a higher-order membrane scaffolding structure. This was experimentally confirmed when expressing this and other remorins in wall-less protoplasts is sufficient where they significantly alter and stabilize de novo membrane topologies ranging from membrane blebs to long membrane tubes with a central actin filament. Reciprocally, mechanically induced membrane indentations were equally stabilized by SYMREM1. Taken together we describe a plant-specific mechanism that allows the stabilization of large-scale membrane conformations independent of the cell wall.