Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Characterization of New Players in Planar Polarity Establishment in Arabidopsis
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik.
2014 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)Alternativ titel
Karakterisering av nya aktörer vid etablering av planpolaritet i Arabidopsis (Svenska)
Abstract [en]

Coordinated polarity and differentiation of cells in the plane of a tissue layer are essential to the development of multicellular organisms. Arabidopsis thaliana root hairs and trichomes provide model systems to study the pathways that control planar polarity and cell fate specification in plants. A concentration gradient of the plant hormone auxin provides an instructive cue that coordinates polar assembly of signalling complexes at plasma membranes of root epidermal cells; however, knowledge about additional players and cytoskeletal effectors driving cell polarization prior to hair emergence remains limited. On the other hand, epidermal cell fate specification is controlled by a well-characterized gene network of transcription factors that translate positional signals and cell-to-cell communication into tissue-wide patterning. Yet, new components are continuously found to interact with the patterning pathway, shedding light on its connections with diverse developmental processes.

This thesis presents the SABRE (SAB) gene as a novel player in planar polarity establishment and root epidermal patterning. SAB is a large protein with sequence similarity to proteins present in all eukaryotes and affects planar polarity as well as orientation of cell divisions and cortical microtubules. Genetic interaction with the microtubule-associated protein gene CLASP further supports involvement of SAB in microtubule arrangement, suggesting a role for this gene in cytoskeletal organisation. Strikingly, SAB also interacts genetically with ACTIN7 (ACT7), and both ACT7 and its modulator ACTIN INTERACTING PROTEIN 1-2 (AIP1-2) contribute to planar polarity of root hair positioning. Cell-file specific expression of AIP1-2 depends on the epidermal-patterning regulator WEREWOLF (WER), revealing a connection between actin organization, planar polarity and cell fate specification. Consistent with this finding, SAB also functions in patterning of the root epidermis by stabilizing cell fate acquisition upstream of the core patterning pathway. These results unveil new roles for SAB in planar polarity and epidermal patterning and suggest that organization of the microtubule and the actin cytoskeleton are important to both planar polarity establishment and cell fate specification.

Abstract [sv]

Samordning av polaritet och differentiering av celler inom ett vävnadslager är avgörande för utvecklingen av multicellulära organismer. Rothår och bladhår hos Arabidopsis thaliana utgör modellsystem för att studera signalvägar som kontrollerar planpolaritet och specifikation av cellers öde hos växter. En koncentrationsgradient av växthormonet auxin ger en instruktiv signal som koordinerar polär hopsättning av signalkomplex vid plasmamembranet i rotepidermisceller; dock är kunskapen om ytterligare aktörer och hur cytoskelettets aktörer påverkar cellpolaritet innan rothår bildas begränsad. Vad gäller differentieringen av epidermala cellers öde kontrolleras dessa genom ett väl karakteriserat nätverk av transkriptionsfaktorer som överför positionssignaler och cell-till-cell kommunikation till vävnadsomfattande mönsterbildning. Fortfarande hittas dock nya komponenter som interagerar med signalvägarna för mönsterbildning, vilket ger nya insikter om dess förbindelser med diverse utvecklingsprocesser.

Denna avhandling presenterar genen SABRE (SAB) som en ny aktör i etableringen av planpolaritet och mönsterbildning av rotepidermis. SAB är ett stort protein som har sekvenslikhet med proteiner som finns i alla eukaryoter och det påverkar planpolaritet, orientering av celldelning och kortikala mikrotubler. Genetisk interaktion med genen för det mikrotubuli-associerade proteinet CLASP stärker ytterligare inblandningen av SAB i organiserandet av mikrotubler och antyder att denna gen har en roll i organiserandet av cytoskelettet. Slående är att SAB även interagerar genetiskt med ACTIN7 (ACT7) och att både ACT7 och dess modulator ACTIN-INTERACTING PROTEIN1-2 (AIP1-2) bidrar till planpolaritet vid positionering av rothår. Cellfils-specifikt uttryck av AIP1-2 beror på den epidermala mönsterbildande genen WEREWOLF (WER), vilket påvisar ett samband mellan organisationen av aktin, planpolaritet och specifikationen av cellers öde. SAB fungerar även i mönsterbildning av rotens epidermis och stabiliserar förvärvet av cellöde uppströms av den centrala signalvägen för mönsterbildning. Dessa resultat visar på nya roller för SAB i planpolaritet och mönsterbildning av epidermis och indikerar att organiseringen av mikrotubler och aktin-cytoskelettet är viktiga både för etablerandet av planpolaritet och för specificeringen av cellers öde.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Umeå: Umeå University , 2014. , s. 71
Nyckelord [en]
SABRE, planar polarity, CLASP, cell division orientation, microtubule cytoskeleton, actin, AIP1, patterning
Nationell ämneskategori
Utvecklingsbiologi Cellbiologi
Forskningsämne
miljömedicinsk utvecklingsbiologi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-87838ISBN: 978-91-7601-050-1 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:umu-87838DiVA, id: diva2:711983
Disputation
2014-05-09, KBC huset, Stora hörsalen KB3B1, Umeå universitet, Umeå, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2014-04-17 Skapad: 2014-04-11 Senast uppdaterad: 2018-06-08Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. Arabidopsis SABRE and CLASP interact to stabilize cell division plane orientation and planar polarity
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Arabidopsis SABRE and CLASP interact to stabilize cell division plane orientation and planar polarity
Visa övriga...
2013 (Engelska)Ingår i: Nature Communications, E-ISSN 2041-1723, Vol. 4, s. 2779-Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

The orientation of cell division and the coordination of cell polarity within the plane of the tissue layer (planar polarity) contribute to shape diverse multicellular organisms. The root of Arabidopsis thaliana displays regularly oriented cell divisions, cell elongation and planar polarity providing a plant model system to study these processes. Here we report that the SABRE protein, which shares similarity with proteins of unknown function throughout eukaryotes, has important roles in orienting cell division and planar polarity. SABRE localizes at the plasma membrane, endomembranes, mitotic spindle and cell plate. SABRE stabilizes the orientation of CLASP-labelled preprophase band microtubules predicting the cell division plane, and of cortical microtubules driving cell elongation. During planar polarity establishment, sabre is epistatic to clasp at directing polar membrane domains of Rho-of-plant GTPases. Our findings mechanistically link SABRE to CLASP-dependent microtubule organization, shedding new light on the function of SABRE-related proteins in eukaryotes.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Nature Publishing Group, 2013
Nationell ämneskategori
Botanik
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-85312 (URN)10.1038/ncomms3779 (DOI)000328023900017 ()2-s2.0-84889562507 (Scopus ID)
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 2006-522, 2009-4846Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse
Tillgänglig från: 2014-02-05 Skapad: 2014-01-31 Senast uppdaterad: 2023-03-28Bibliografiskt granskad
2. Arabidopsis AIP1-2 restricted by WER-mediated patterning modulates planar polarity
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Arabidopsis AIP1-2 restricted by WER-mediated patterning modulates planar polarity
Visa övriga...
2015 (Engelska)Ingår i: Development, ISSN 0950-1991, E-ISSN 1477-9129, Vol. 142, nr 1, s. 151-161Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

The coordination of cell polarity within the plane of the tissue layer (planar polarity) is crucial for the development of diverse multicellular organisms. Small Rac/Rho-family GTPases and the actin cytoskeleton contribute to planar polarity formation at sites of polarity establishment in animals and plants. Yet, upstream pathways coordinating planar polarity differ strikingly between kingdoms. In the root of Arabidopsis thaliana, a concentration gradient of the phytohormone auxin coordinates polar recruitment of Rho-of-plant (ROP) to sites of polar epidermal hair initiation. However, little is known about cytoskeletal components and interactions that contribute to this planar polarity or about their relation to the patterning machinery. Here, we show that ACTIN7 (ACT7) represents a main actin isoform required for planar polarity of root hair positioning, interacting with the negative modulator ACTIN-INTERACTING PROTEIN1-2 (AIP1-2). ACT7, AIP1-2 and their genetic interaction are required for coordinated planar polarity of ROP downstream of ethylene signalling. Strikingly, AIP1-2 displays hair cell file-enriched expression, restricted by WEREWOLF (WER)-dependent patterning and modified by ethylene and auxin action. Hence, our findings reveal AIP1-2, expressed under control of the WER-dependent patterning machinery and the ethylene signalling pathway, as a modulator of actin-mediated planar polarity.

Nyckelord
AIP1, Arabidopsis, WEREWOLF, Actin, Patterning, Planar polarity
Nationell ämneskategori
Botanik
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-100147 (URN)10.1242/dev.111013 (DOI)000348240500020 ()25428588 (PubMedID)2-s2.0-84918494344 (Scopus ID)
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 2003-2744
Tillgänglig från: 2015-02-26 Skapad: 2015-02-24 Senast uppdaterad: 2024-04-23Bibliografiskt granskad
3. SABRE is required for stabilization of root hair patterning in Arabidopsis thaliana
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>SABRE is required for stabilization of root hair patterning in Arabidopsis thaliana
2015 (Engelska)Ingår i: Physiologia Plantarum, ISSN 0031-9317, E-ISSN 1399-3054, Vol. 153, nr 3, s. 440-453Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Patterned differentiation of distinct cell types is essential for the development of multicellular organisms. The root epidermis of Arabidopsis thaliana is composed of alternating files of root hair and non-hair cells and represents a model system for studying the control of cell-fate acquisition. Epidermal cell fate is regulated by a network of genes that translate positional information from the underlying cortical cell layer into a specific pattern of differentiated cells. While much is known about the genes of this network, new players continue to be discovered. Here we show that the SABRE (SAB) gene, known to mediate microtubule organization, anisotropic cell growth and planar polarity, has an effect on root epidermal hair cell patterning. Loss of SAB function results in ectopic root hair formation and destabilizes the expression of cell fate and differentiation markers in the root epidermis, including expression of the WEREWOLF (WER) and GLABRA2 (GL2) genes. Double mutant analysis reveal that wer and caprice (cpc) mutants, defective in core components of the epidermal patterning pathway, genetically interact with sab. This suggests that SAB may act on epidermal patterning upstream of WER and CPC. Hence, we provide evidence for a role of SAB in root epidermal patterning by affecting cell-fate stabilization. Our work opens the door for future studies addressing SAB-dependent functions of the cytoskeleton during root epidermal patterning.

Nationell ämneskategori
Utvecklingsbiologi Cellbiologi
Forskningsämne
miljömedicinsk utvecklingsbiologi
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-87837 (URN)10.1111/ppl.12257 (DOI)000349969500009 ()2-s2.0-84923167112 (Scopus ID)
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 2009-4846
Anmärkning

Originally published in manuscript form.

Tillgänglig från: 2014-04-11 Skapad: 2014-04-11 Senast uppdaterad: 2023-03-23Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Characterization of New Players in Planar Polarity Establishment in Arabidopsis(1388 kB)1167 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 1388 kBChecksumma SHA-512
b8e1cf18c1c48bcd45132dce55842963624935e8b91a4edfb45cb8b55283ba183a502cc832f73fc6f46f2e81a601ca3c1347d840cb8efcc198e97bb28622a539
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Person

Pietra, Stefano

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Pietra, Stefano
Av organisationen
Institutionen för fysiologisk botanik
UtvecklingsbiologiCellbiologi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 1169 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

isbn
urn-nbn
Totalt: 1344 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf