Microsoft Word 63770195-file00



Yüklə 1,51 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə9/16
tarix22.07.2018
ölçüsü1,51 Mb.
#57667
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   16

20 

 

intrabundle microtubules did not differ significantly from those previously published (Shaw and 



499 

Lucas, 2011). 

500 

However, SIM imaging revealed that at the standard time interval used hereby (2.6 s), there were 



501 

short length transitions resulting in microtubule length changes of ca. 200 nm which were 

502 

smaller than the resolutions of WF, CLSM, TIRF and SD. Such small length transitions were 



503 

more frequently observed in intrabundle than in independent microtubules and their occurrence 

504 

contributed to the higher catastrophe and rescue frequencies which were calculated for 



505 

intrabundle microtubules. 

506 

In line with speckled appearance of GFP-TUA6 labeled microtubules in SIM, the kymographic 



507 

analyses of such labeled microtubules showed alternating bright and dark vertical stripes which 

508 

remained throughout the entire course of observations. If minor or major translocations of the 



509 

entire microtubule as frequently observed in plants (this study; e.g., Shaw et al., 2003) were 

510 

owing to motor-driven gliding then the stripes appearing in kymographs would appear inclined 



511 

since the stably incorporated GFP-TUA6 speckles would translocate together with the entire 

512 

microtubule. Since the stripes in SIM kymographs remain vertical (i.e., the GFP-TUA6 speckles 



513 

remain immotile through time), it can be deduced that such translocations owe to the hybrid 

514 

treadmilling mechanism described before (Shaw et al., 2003). This mechanism was proven by 



515 

generating a marker on the wall of growing GFP-TUA6-labeled microtubules by means of 

516 

photobleaching creating a dark spot, which was translated as a dark stripe on the respective 



517 

kymograph (Shaw et al., 2003). The photobleaching approach can be applied to a single or few 

518 

microtubules at a time, thus it is time-demanding to generate the amount of data necessary for 



519 

quantitative evaluation. On the contrary, application of fluorescence speckle microscopy by 

520 

means of SIM allows the simultaneous recordings of large populations of microtubules at once 



521 

because it is a widefield method (Gustaffsson, 2000).   

522 

Microtubule dynamics in the mpk4 mutant 

523 


In the mpk4 mutant, it was found that growth and shrinkage rates were reduced for both extra- 

524 


and intrabundle microtubule dynamics. Since these rate reductions occurred in both microtubule 

525 


classes, it is likely that overabundant but underphosphorylated MAP65-1 in the mpk4 mutant 

526 


(Beck et al., 2010) is not related to end-wise microtubule dynamics. This is somewhat expected 

527 


 

www.plantphysiol.org

on July 21, 2018 - Published by 

Downloaded from 

Copyright © 2014 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.



21 

 

since at least MAP65-1 does not bind to soluble tubulin dimers (Smertenko et al., 2004) while 



528 

using  in vitro assays, the addition of MAP65-1 is not affecting growth and shrinkage rates 

529 

(Stoppin-Mellet et al., 2013). Quite contradictory results were obtained from in vivo microtubule 



530 

dynamic measurements in tobacco BY-2 suspension culture cells stably transformed with 

531 

proCaMV35S::GFP:AtMAP65-1 construct showing marginal increase of growth rates compared 

532 


to cells transformed with proCaMV35S::GFP-MBD (probably insignificant; see Table I from 

533 


van Damme et al., 2004), but rather steep reduction of depolymerization rates (nearly 50%; see 

534 


Table I from van Damme et al., 2004). 

535 


Considering: (a) the inability of MAP65-1 to bind to tubulin dimers and affect their incorporation 

536 


to microtubule ends (Smertenko et al., 2004, 2008), (b) the similar 

537 


polymerization/depolymerization rates measured for extra- and intrabundle microtubules (this 

538 


study; see also Shaw and Lucas, 2011) and (c) the similar reduction of intra- and extrabundle 

539 


microtubule dynamic rates in the mpk4 mutant, it is probable that the overall downregulation of 

540 


growth and shrinkage rates observed in the mpk4 mutant is owing to a MAP65-1-independent 

541 


mechanism. 

542 


In the mpk4 mutant, the transition frequencies were also decreased leading to smaller number of 

543 


both catastrophes and rescues. However, catastrophe and rescue frequencies were similarly 

544 


reduced for both free and intrabundle microtubules. In vitro experiments showed that MAP65-1 

545 


caused decreased catastrophe frequency and amplitude and increased rescue frequency and 

546 


amplitude (Stoppin-Mellet et al., 2013). These in vitro frequencies are again contradictory to in 

547 


vivo observations (van Damme et al., 2004) showing that in tobacco BY-2 cells heterologously 

548 


overexpressing AtMAP65-1-GFP fusion protein, catastrophe frequency is comparable to that of 

549 


GFP-MBD labeled microtubules but rescue frequency is nearly half of the respective frequency 

550 


of the GFP-MBD-labeled microtubules.   

551 


In this context the downregulation of both catastrophe and rescue frequencies in the mpk4 mutant 

552 


in combination with the downregulation of polymerization/depolymerization rates, indicate more 

553 


complex mechanisms of microtubule regulation in the mpk4 mutant as the simple straightforward 

554 


involvement of MAP65-1.  Elucidation of this mechanism is out of the scope of the present work 

555 


and deserves further attention. Nevertheless, it was already predicted (Šamajova et al., 2013) that 

556 


 

www.plantphysiol.org

on July 21, 2018 - Published by 

Downloaded from 

Copyright © 2014 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.



Yüklə 1,51 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   16




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə