TPLATEのリクルートは、植生菌根相互作用における共生界面の集合体における細胞内動態を明らかにした

TPLATE Recruitment Reveals Endocytic Dynamics at Sites of Symbiotic Interface Assembly in Arbuscular Mycorrhizal Interactions.

• Giulia Russo
• Gennaro Carotenuto
• Valentina Fiorilli
• Veronica Volpe
• Antonella Faccio
• Paola Bonfante
• Mireille Chabaud
• Marco Chiapello
• Daniel Van Damme
• Andrea Genre

抄録

土壌菌類と植物の大部分との間のアーバスキュラー菌根（AM）共生は、有機および無機栄養素の相互交換に基づいています。この共生は、根の皮質細胞の中で行われます。この細胞内には、高度に分岐した細胞内真菌ハイパーが宿主細胞膜（真菌周囲膜）の延長線上で包囲されており、特殊な共生界面コンパートメントが形成されています。この細胞周囲膜は、共生菌が根組織を横断する際に、各細胞内ハイパーの周囲に形成され、その生合成は広範な細胞外分泌過程の結果であり、体細胞性サイトカインシスの最後に起こる細胞板挿入といくつかの類似点を示す。 本研究では、植物のクラトリン媒介エンドサイトーシスの中心的な役割を担う細胞内細胞性TPLATE複合体（TPC）のサブユニットであるTPLATEとのGFP融合体の細胞内局在を解析した。 その結果、35S::TPLATE-GFPを発現する根の器官培養物は、最近形成された真菌膜に沿った共生界面の構築部位や、隣接する皮質細胞間の細胞間の細胞分裂の際に、強い蛍光グリーンシグナルを蓄積していることが明らかになった。 これらの結果は、細胞外輸送と並行して、TPCが媒介する内細胞プロセスが真菌膜界面の生合成の際に活性化していることを強く示唆している。この新しい結論は、真菌の細胞内での膜リモデリングにTPC依存性の膜リモデリングが関与していることを示唆するものである。

Arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis between soil fungi and the majority of plants is based on a mutualistic exchange of organic and inorganic nutrients. This takes place inside root cortical cells that harbor an arbuscule: a highly branched intracellular fungal hypha enveloped by an extension of the host cell membrane-the perifungal membrane-which outlines a specialized symbiotic interface compartment. The perifungal membrane develops around each intracellular hypha as the symbiotic fungus proceeds across the root tissues; its biogenesis is the result of an extensive exocytic process and shows a few similarities with cell plate insertion which occurs at the end of somatic cytokinesis. We here analyzed the subcellular localization of a GFP fusion with TPLATE, a subunit of the endocytic TPLATE complex (TPC), a central actor in plant clathrin-mediated endocytosis with a role in cell plate anchoring with the parental plasma membrane. Our observations demonstrate that and root organ cultures expressing a 35S::TPLATE-GFP construct accumulate strong fluorescent green signal at sites of symbiotic interface construction, along recently formed perifungal membranes and at sites of cell-to-cell hyphal passage between adjacent cortical cells, where the perifungal membrane fuses with the plasmalemma. Our results strongly suggest that TPC-mediated endocytic processes are active during perifungal membrane interface biogenesis-alongside exocytic transport. This novel conclusion, which might be correlated to the accumulation of late endosomes in the vicinity of the developing interface, hints at the involvement of TPC-dependent membrane remodeling during the intracellular accommodation of AM fungi.

Copyright © 2019 Russo, Carotenuto, Fiorilli, Volpe, Faccio, Bonfante, Chabaud, Chiapello, Van Damme and Genre.