近日，兰州大学钱东课题组和清华大学陈浩东课题组合作在《PNAS》期刊上发表题为“Arabidopsis Kinesins KCH3 and KCH7 Promote Root Gravitropism through Actin Bundling in the Stele的研究成果。兰州大学生命科学学院博士研究生牛颖芝、博士研究生陈书源和清华大学博士后邓兆国为论文共同第一作者。兰州大学生命科学学院教授钱东和清华大学生命科学学院副教授、清华-北大生命科学联合中心研究员陈浩东为论文共同通讯作者。
该研究阐明了含有调宁蛋白同源结构域（CH）的驱动蛋白（KCH）在根向重力性中的作用机制。研究发现，KCH通过调控根中柱细胞内微丝骨架的结构和动态，促进根尖生长素浓度梯度的建立，从而调控根的向重力性反应。
KCH是植物中的一类具有CH结构域的驱动蛋白，既可结合微丝也能结合微管。拟南芥中的KCH家族包含7个成员，研究发现，KCH3与KCH7（简称KCH3/7）参与根的向重力性反应。组织表达分析显示，KCH3/7在根的中柱等组织中表达。然而，组织特异性启动子驱动的分析表明，只有在中柱特异性表达的KCH3或KCH7能够回补突变体的向重力性缺陷，表明KCH3/7调控向重力性具有中柱细胞特异性。通过结构域截短与点突回补实验进一步证明，KCH3/7的功能依赖于其CH结构域与马达结构域。机制研究表明，KCH3/7通过CH结构域介导的微丝成束功能，调控中柱微丝的形态与动态周转。
在根中柱中，PIN家族的生长素转运蛋白对引导生长素从地上部“源”向根尖“库”的流动起决定性作用。随后，生长素沿侧根冠、表皮和皮层细胞向基部流动，以“倒喷泉”模式到达过渡区和伸长区，这一过程对根的向重力性弯曲及侧根形成至关重要。KCH3/7的功能缺失扰乱中柱中多种PIN蛋白的丰度和极性定位，破坏生长素在中柱的运输，降低根尖静止中心与根冠小柱细胞中的生长素积累，并抑制重力刺激引发的生长素重新分布，最终延缓根的向重力性弯曲反应。
KCHs调控拟南芥根向重力性的机制模型
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