The plasma membrane as a mechanotransducer in plants
- PMID: 35787608
- DOI: 10.5802/crbiol.66
The plasma membrane as a mechanotransducer in plants
Abstract
The plasma membrane is a physical boundary made of amphiphilic lipid molecules, proteins and carbohydrates extensions. Its role in mechanotransduction generates increasing attention in animal systems, where membrane tension is mainly induced by cortical actomyosin. In plant cells, cortical tension is of osmotic origin. Yet, because the plasma membrane in plant cells has comparable physical properties, findings from animal systems likely apply to plant cells too. Recent results suggest that this is indeed the case, with a role of membrane tension in vesicle trafficking, mechanosensitive channel opening or cytoskeleton organization in plant cells. Prospects for the plant science community are at least three fold: (i) to develop and use probes to monitor membrane tension in tissues, in parallel with other biochemical probes, with implications for protein activity and nanodomain clustering, (ii) to develop single cell approaches to decipher the mechanisms operating at the plant cell cortex at high spatio-temporal resolution, and (iii) to revisit the role of membrane composition at cell and tissue scale, by considering the physical implications of phospholipid properties and interactions in mechanotransduction.
La membrane plasmique est une barrière physique constituée de molécules lipidiques amphiphiles, de protéines et de prolongements glucidiques. Son rôle dans la mécanotransduction suscite une attention croissante dans les systèmes animaux, où la tension membranaire est principalement induite par l’actomyosine corticale. Dans les cellules végétales, la tension corticale est d’origine osmotique. Cependant, comme la membrane plasmique des cellules végétales a des propriétés physiques comparables, les résultats obtenus dans les systèmes animaux s’appliquent probablement aussi aux cellules végétales. Des résultats récents suggèrent que c’est effectivement le cas, avec un rôle de la tension membranaire dans le trafic des vésicules, l’ouverture des canaux mécanosensibles ou l’organisation du cytosquelette dans les cellules végétales. Les perspectives pour la communauté scientifique végétale sont au moins de trois ordres : (i) développer et utiliser des sondes pour évaluer la tension membranaire dans les tissus, en parallèle avec d’autres sondes biochimiques, avec des implications pour l’activité des protéines et le regroupement en nanodomaines, (ii) développer des approches unicellulaires pour déchiffrer les mécanismes opérant au niveau du cortex cellulaire des plantes à haute résolution spatio-temporelle, et (iii) réexaminer le rôle de la composition de la membrane à l’échelle de la cellule et du tissu, en considérant les implications physiques des propriétés et des interactions des phospholipides dans la mécanotransduction.
Keywords: Cytoskeleton; Mechanosensitive channel; Phospholipid; Plant; Plasma membrane; Receptor-like kinase; Tension.
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