Griseofulvinは、シロイヌナズナのチューブリンではなく微小管関連タンパク質を標的とすることにより、根の成長を阻害します

Griseofulvinは、過去数十年で癌療法の効果的な薬剤と見なされていました。微小管の安定性に対するグリセオフルビンの悪影響は知られていますが、植物の正確な標的と作用機序は不明のままです。ここでは、微小管を標的とするよく知られている除草剤であるTrifluralinを参照として使用し、根先端の形態、反応性酸素種生産（ROS）、微小管ダイナミクス、およびグリセフルビンとトリフルラリンで処理したシロイヌナズナの間のトランスクリプトーム分析の違いを明らかにしました。Griseofulvinによる根成長阻害のメカニズム。トリフルラインのように、グリセオフルビンは根の成長を阻害し、ROSによって誘発される細胞死のために根先端の著しい腫れを引き起こしました。しかし、グリセオフルビンとトリフルラリンの存在は、それぞれ根の先端の遷移ゾーン（TZ）と分裂組織ゾーン（MZ）で細胞の腫れを引き起こしました。さらなる観察により、Griseofulvinが最初にTZの細胞と早期伸長ゾーン（EZ）の皮質微小管を破壊し、その後他のゾーンの細胞に徐々に影響を与えたことが明らかになりました。トリフルラインの最初の標的は、根MZ細胞の微小管です。トランスクリプトーム分析により、グリセオフルビンは主にチューブリン遺伝子ではなく微小管関連タンパク質（MAP）遺伝子の発現に影響を与えることが示されたが、トリフルラインはαβ-チューブリン遺伝子の発現を著しく抑制した。最後に、Griseofulvinが最初にMAP遺伝子の発現を減らすことができることが提案されました。一方、根の先端TZおよび初期EZ細胞の微小管アライメントを破壊するためにオーキシンおよびエチレン関連の遺伝子の発現を増加させ、劇的なROS産生を誘導し、重度の細胞死を引き起こすことが提案されました。、最終的に、対応するゾーンでの細胞の腫れと根の成長の阻害につながります。

Griseofulvin was considered an effective agent for cancer therapy in past decades. Although the negative effects of griseofulvin on microtubule stability are known, the exact target and mechanism of action in plants remain unclear. Here, we used trifluralin, a well-known herbicide targeting microtubules, as a reference and revealed the differences in root tip morphology, reactive oxygen species production (ROS), microtubule dynamics, and transcriptome analysis between Arabidopsis treated with griseofulvin and trifluralin to elucidate the mechanism of root growth inhibition by griseofulvin. Like trifluralin, griseofulvin inhibited root growth and caused significant swelling of the root tip due to cell death induced by ROS. However, the presence of griseofulvin and trifluralin caused cell swelling in the transition zone (TZ) and meristematic zone (MZ) of root tips, respectively. Further observations revealed that griseofulvin first destroyed cortical microtubules in the cells of the TZ and early elongation zone (EZ) and then gradually affected the cells of other zones. The first target of trifluralin is the microtubules in the root MZ cells. Transcriptome analysis showed that griseofulvin mainly affected the expression of microtubule-associated protein (MAP) genes rather than tubulin genes, whereas trifluralin significantly suppressed the expression of αβ-tubulin genes. Finally, it was proposed that griseofulvin could first reduce the expression of MAP genes, meanwhile increasing the expression of auxin and ethylene-related genes to disrupt microtubule alignment in root tip TZ and early EZ cells, induce dramatic ROS production, and cause severe cell death, eventually leading to cell swelling in the corresponding zones and inhibition of root growth.