文献阅读-KAKU蛋白决定营养细胞和精细胞的位置

本次阅读的文献是最近发表在《Journal of Experimental Botany》上的《The nuclear envelope protein KAKU4 determines the migration order of the vegetative nucleus and sperm cells in pollen tubes》，主要讲述了核膜蛋白KAKU4决定了营养核和精细胞在花粉管中的迁移顺序。

在先前的研究过程发现营养细胞核和精细胞的迁移顺利被两类外核膜蛋白所调控， WPP (Trp-Pro-Pro) domaininteracting proteins (WIP1, WIP2, and WIP3) 和 WPP domain-interacting tail-anchored proteins (WIT1 and WIT2)。在wip或是wit的突变体中，精细胞核领先于营养细胞核，Sad1/UNC84 同源蛋白 SUN1 and SUN2 能够与WIPs相互作用，SUN2蛋白突变的话能够影响WIP1 and WIT1的核膜定位，从而影响迁移顺序。SUNs–WIPs–WITs复合体组成了保守的LINC复合体，LINC将核锚定到细胞骨架上，在那里SUN蛋白能够和核纤层相互作用。在拟南芥中CROWDEDNUCLEI proteins (CRWN1/KAKU2 and CRWN4)以及他们的相互作用蛋白KAKU4是潜在的核纤层的蛋白组分。CRWN1在先前的报道中能够与SUN1相互作用，并且他的定位依赖于SUN1和SUN2。而过表达KAKU4能够导致核膜的去形成化通过增加核膜细胞的表皮内陷。

在这篇文章当中他们发现KAKU4在花粉高表达，于是想进一步探究KAKU4的功能，GUS实验可以看到，KAKU4在花粉中高转录并且在产生的花粉管处也能够检测到表达。

花粉中KAKU4的表达 

随后观察了KAKU4的亚细胞定位，为了防止过表达，他们均在kaku4的突变体中进行转基因，发现KAKU4主要定位在营养细胞核和精细胞核的外围（ Hoechst 33342 ，染核的），荧光的密度图谱两条线暗示着KAKU4定位在核膜上。

KAKU4的亚细胞定位

在先前的研究中发现，KAKU4在营养生长过程会决定营养组织的核形态。为了检测是否影响KAKU4的营养细胞核的形态。他们利用RAE1-GFP来进行指示，发现野生型较之于突变体内陷程度更高。暗示KAKU4调控的核形态的过程。

kaku4花粉粒VN的核形状

为了查看KAKU是否影响了营养细胞核和精细胞核的定位情况，然后他们将花粉混合，体外生长3h，然后固定花粉管，进行染色。发现大约出现了一半的花粉会出现精细胞核优先的情况。暗示这在kaku4突变体中，精细胞核和营养细胞的位置受到了影响。为了鉴定KAKU4的相互作用蛋白是否受到影响，他们发现在crwn1-2营养细胞核的比例从 91–93% 下降到87%，而在kaku2突变中下降到77%。因此KAKU对于控制精细胞核和营养细胞核的位置非常重要。

VN和SCN在kaku4突变体的位置

那么精细胞和营养细胞核的位置是否会影响最后的受精能力呢？突变体的角果大约比野生型短1cm，kaku突变体中的种子数目大约下降了15%左右。说明KAKU4虽然对最后的受精非必须，但是是非常重要。正反交实验说明KAKU主要在雄方发挥功能。

kaku4的种子量

作者推测营养细胞核的形变有利于营养细胞核进入花粉管。因此VN-first的调控方式被两步调控，依赖KAKU4的VN形变过程以及WIP和WIF依赖的细胞驱动过程。