Термически индуцируемый переворот фосфолипидов стабилизирует текучесть плазматической мембраны

Клетки должны быстро противодействовать вызываемой тепловым стрессом гиперфлюидизации плазматической мембраны, чтобы предотвратить её повреждение, однако механизмы ранней защиты оставались неизвестны. Здесь мы показываем, что у риса (Oryza sativa) P4-АТФаза OsALA5 совместно со своим β-субъединичным белком OsALIS2 опосредует термочувствительный переворот насыщенных фосфатидилхолинов, который быстро стабилизирует текучесть плазматической мембраны. С использованием липидомики с разрешением по листкам мембраны и дополнительных транспортных анализов мы демонстрируем, что воздействие тепла вызывает изменение транспортной активности OsALA5 на временной шкале минут, приводящее к избирательному обогащению насыщенных фосфатидилхолинов в цитозольном листке плазматической мембраны. Этот опосредованный OsALA5 переворот насыщенных фосфатидилхолинов предотвращает гиперфлюидизацию плазматической мембраны при тепловом стрессе, снижая тем самым утечку ионов и гибель клеток. Наши анализы ортологов OsALA5 в Arabidopsis thaliana и дрожжах поддерживают функциональную сохранность быстрой ответа, связанной с теплом, в пределах подмножества плазматической мембраны-локализованных P4-АТФаз, транспортирующих фосфатидилхолин. Мы идентифицировали редкий гаплотип OsALA5, который обеспечивает как термостойкость, так и стабильность урожая в многолетних полевых испытаниях в разных местах. Таким образом, помимо выявления этого опосредованного P4-АТФазой переворота насыщенных фосфатидилхолинов в ответ на тепловой стресс и предоставления генетических ресурсов для совершенствования селекции термостойких культур, наше исследование показывает, как клетки противодействуют тепловому вызванной гиперфлюидизации плазматической мембраны на более ранней стадии, чем ранее известный транскрипционно-зависимый ответ ремоделирования липидов. У риса комплекс P4-АТФазы OsALA5–OsALIS2 быстро стабилизирует текучесть мембраны в ответ на высокую температуру, переворачивая насыщенные фосфатидилхолины в цитозольный листок плазматической мембраны.