Complex regulation of prolyl-4-hydroxylases impacts root hair expansion
- Autores
- Velásquez, Silvia Melina; Ricardi, Martiniano María; Poulsen, Christian Peter; Oikawa, Ai; Dilokpimol, Adiphol; Halim, Adnan; Mangano, Silvina; Denita Juárez, Silvina Paola; Marzol, Eliana; Salgado Salter, Juan David; Gloazzo Dorosz, Javier Anselmo; Borassi, Cecilia; Möller, Svenning Rune; Buono, Rafael; Ohsawa, Yukiko; Matsuoka, Ken; Otegui, Marisa Silvina; Scheller, Henrik V.; Geshi, Naomi; Larsen Petersen, Bent; Iusem, Norberto Daniel; Estevez, Jose Manuel
- Año de publicación
- 2015
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- Root hairs are single cells that develop by tip growth, a process shared with pollen tubes, axons, and fungal hyphae. However, structural plant cell walls impose constraints to accomplish tip growth. In addition to polysaccharides, plant cell walls are composed of hydroxyproline-rich glycoproteins (HRGPs), which include several groups of O-glycoproteins, including extensins (EXTs). Proline hydroxylation, an early post-translational modification (PTM) of HRGPs catalyzed by prolyl 4-hydroxylases (P4Hs), defines their subsequent O-glycosylation sites. In this work, our genetic analyses prove that P4H5, and to a lesser extent P4H2 and P4H13, are pivotal for root hair tip growth. Second, we demonstrate that P4H5 has in vitro preferred specificity for EXT substrates rather than for other HRGPs. Third, by P4H promoter and protein swapping approaches, we show that P4H2 and P4H13 have interchangeable functions but cannot replace P4H5. These three P4Hs are shown to be targeted to the secretory pathway, where P4H5 forms dimers with P4H2 and P4H13. Finally, we explore the impact of deficient proline hydroxylation on the cell wall architecture. Taken together, our results support a model in which correct peptidyl-proline hydroxylation on EXTs, and possibly in other HRGPs, is required for proper cell wall self-assembly and hence root hair elongation in Arabidopsis thaliana.
Fil: Velásquez, Silvia Melina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Ricardi, Martiniano María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Poulsen, Christian Peter. Universidad de Copenhagen; Dinamarca
Fil: Oikawa, Ai. Lawrence Berkeley National Laboratory; Estados Unidos
Fil: Dilokpimol, Adiphol. Universidad de Copenhagen; Dinamarca
Fil: Halim, Adnan. Universidad de Copenhagen; Dinamarca
Fil: Mangano, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Denita Juárez, Silvina Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Marzol, Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Salgado Salter, Juan David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Gloazzo Dorosz, Javier Anselmo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Borassi, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina
Fil: Möller, Svenning Rune. Universidad de Copenhagen; Dinamarca
Fil: Buono, Rafael. University of Wisconsin; Estados Unidos
Fil: Ohsawa, Yukiko. RIKEN Plant Science Center; Japón
Fil: Matsuoka, Ken. Kyushu University; Japón
Fil: Otegui, Marisa Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. University of Wisconsin; Estados Unidos
Fil: Scheller, Henrik V.. Lawrence Berkeley National Laboratory; Estados Unidos
Fil: Geshi, Naomi. Universidad de Copenhagen; Dinamarca
Fil: Larsen Petersen, Bent. Universidad de Copenhagen; Dinamarca
Fil: Iusem, Norberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular; Argentina
Fil: Estevez, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina - Materia
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CELL EXPANSION
CELL WALLS
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PROLINE HYDROXYLATION
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- Condiciones de uso
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In addition to polysaccharides, plant cell walls are composed of hydroxyproline-rich glycoproteins (HRGPs), which include several groups of O-glycoproteins, including extensins (EXTs). Proline hydroxylation, an early post-translational modification (PTM) of HRGPs catalyzed by prolyl 4-hydroxylases (P4Hs), defines their subsequent O-glycosylation sites. In this work, our genetic analyses prove that P4H5, and to a lesser extent P4H2 and P4H13, are pivotal for root hair tip growth. Second, we demonstrate that P4H5 has in vitro preferred specificity for EXT substrates rather than for other HRGPs. Third, by P4H promoter and protein swapping approaches, we show that P4H2 and P4H13 have interchangeable functions but cannot replace P4H5. These three P4Hs are shown to be targeted to the secretory pathway, where P4H5 forms dimers with P4H2 and P4H13. Finally, we explore the impact of deficient proline hydroxylation on the cell wall architecture. Taken together, our results support a model in which correct peptidyl-proline hydroxylation on EXTs, and possibly in other HRGPs, is required for proper cell wall self-assembly and hence root hair elongation in Arabidopsis thaliana.Fil: Velásquez, Silvia Melina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Ricardi, Martiniano María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Poulsen, Christian Peter. Universidad de Copenhagen; DinamarcaFil: Oikawa, Ai. Lawrence Berkeley National Laboratory; Estados UnidosFil: Dilokpimol, Adiphol. Universidad de Copenhagen; DinamarcaFil: Halim, Adnan. Universidad de Copenhagen; DinamarcaFil: Mangano, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Denita Juárez, Silvina Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Marzol, Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Salgado Salter, Juan David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Gloazzo Dorosz, Javier Anselmo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. 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Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: Poulsen, Christian Peter. Universidad de Copenhagen; Dinamarca Fil: Oikawa, Ai. Lawrence Berkeley National Laboratory; Estados Unidos Fil: Dilokpimol, Adiphol. Universidad de Copenhagen; Dinamarca Fil: Halim, Adnan. Universidad de Copenhagen; Dinamarca Fil: Mangano, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: Denita Juárez, Silvina Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. 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Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: Borassi, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: Möller, Svenning Rune. Universidad de Copenhagen; Dinamarca Fil: Buono, Rafael. University of Wisconsin; Estados Unidos Fil: Ohsawa, Yukiko. RIKEN Plant Science Center; Japón Fil: Matsuoka, Ken. Kyushu University; Japón Fil: Otegui, Marisa Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. University of Wisconsin; Estados Unidos Fil: Scheller, Henrik V.. Lawrence Berkeley National Laboratory; Estados Unidos Fil: Geshi, Naomi. Universidad de Copenhagen; Dinamarca Fil: Larsen Petersen, Bent. Universidad de Copenhagen; Dinamarca Fil: Iusem, Norberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular; Argentina Fil: Estevez, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. 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Root hairs are single cells that develop by tip growth, a process shared with pollen tubes, axons, and fungal hyphae. However, structural plant cell walls impose constraints to accomplish tip growth. In addition to polysaccharides, plant cell walls are composed of hydroxyproline-rich glycoproteins (HRGPs), which include several groups of O-glycoproteins, including extensins (EXTs). Proline hydroxylation, an early post-translational modification (PTM) of HRGPs catalyzed by prolyl 4-hydroxylases (P4Hs), defines their subsequent O-glycosylation sites. In this work, our genetic analyses prove that P4H5, and to a lesser extent P4H2 and P4H13, are pivotal for root hair tip growth. Second, we demonstrate that P4H5 has in vitro preferred specificity for EXT substrates rather than for other HRGPs. Third, by P4H promoter and protein swapping approaches, we show that P4H2 and P4H13 have interchangeable functions but cannot replace P4H5. These three P4Hs are shown to be targeted to the secretory pathway, where P4H5 forms dimers with P4H2 and P4H13. Finally, we explore the impact of deficient proline hydroxylation on the cell wall architecture. Taken together, our results support a model in which correct peptidyl-proline hydroxylation on EXTs, and possibly in other HRGPs, is required for proper cell wall self-assembly and hence root hair elongation in Arabidopsis thaliana. |
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