Cellulose microfibril crystallinity is reduced by mutating C-terminal transmembrane region residues CESA1 <sup>A903V</sup> and CESA3 <sup>T942I</sup> of cellulose synthase
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Notice bibliographique
Résumé
The mechanisms underlying the biosynthesis of cellulose in plants are complex and still poorly understood. A central question concerns the mechanism of microfibril structure and how this is linked to the catalytic polymerization action of cellulose synthase (CESA). Furthermore, it remains unclear whether modification of cellulose microfibril structure can be achieved genetically, which could be transformative in a bio-based economy. To explore these processes in planta, we developed a chemical genetic toolbox of pharmacological inhibitors and corresponding resistance-conferring point mutations in the C-terminal transmembrane domain region of CESA1(A903V) and CESA3(T942I) in Arabidopsis thaliana. Using (13)C solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy and X-ray diffraction, we show that the cellulose microfibrils displayed reduced width and an additional cellulose C4 peak indicative of a degree of crystallinity that is intermediate between the surface and interior glucans of wild type, suggesting a difference in glucan chain association during microfibril formation. Consistent with measurements of lower microfibril crystallinity, cellulose extracts from mutated CESA1(A903V) and CESA3(T942I) displayed greater saccharification efficiency than wild type. Using live-cell imaging to track fluorescently labeled CESA, we found that these mutants show increased CESA velocities in the plasma membrane, an indication of increased polymerization rate. Collectively, these data suggest that CESA1(A903V) and CESA3(T942I) have modified microfibril structure in terms of crystallinity and suggest that in plants, as in bacteria, crystallization biophysically limits polymerization.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle