УДК 581.1
CLE-ПЕПТИДЫ – УНИВЕРСАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РАЗВИТИЯ МЕРИСТЕМ
© 2012 г. И. Е. Додуева, Е. В. Юрлова, М. А. Осипова, Л. А. Лутова
Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра генетики и селекции, Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 23.05.2011 г.
Меристемы  образовательные ткани растения, содержат пул стволовых клеток, дающих начало специализированным тканям. Баланс пролиферации и дифференцировки стволовых клеток зависит от антагонистического взаимодействия генов WOX, кодирующих гомеодомен-содержащие транскрипционные факторы, и CLAVATA-подобных систем, контролирующих их экспрессию. Основу последних составляют пептиды CLE (CLAVATA3/ENDOSPERM SURROUNDING REGION) и связывающие их рецепторные протеинкиназы. Определенные представители семейства CLE-пептидов (CLV3 в побеге, CLE40 в корне, CLE41/44 в прокамбии) являются центральными регуляторами развития первичных меристем. Изучается роль CLE-пептидов в развитии вторичных меристем – таких, как меристемы клубеньков у бобовых растений. CLE-пептиды обнаружены и за пределами растительного царства – у паразитических нематод. Обзор посвящен рассмотрению CLE-пептидов как универсальных регуляторов развития меристем.

---------------------------
Сокращения: КАМ – апикальная меристема корня; ПАМ – апикальная меристема побега; ПЗ – периферическая зона; ОЦ – организующий центр; ПЦ – покоящийся центр; ТФ – транскрипционный фактор; ЦЗ – центральная зона; CLE – CLAVATA3/ENDOSPERM SURROUNDING REGION; CLV1, 2 – CLAVATA1, 2; CRN – CORYNE; LRR-RLK – от Leucin Reach Repeat Receptor-Like Kinases; WOX – семейство гомологов гена WUS (от WUSHEL-related homeobox).
Адрес для корреспонденции: Додуева Ирина Евгеньевна. 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9. Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра генетики и селекции. Электронный адрес: Wildtype@yandex.ru
 Ключевые слова: высшее растение  CLE-пептиды  WOX  СLV1-подобные рецепторные протеинкиназы  апикальная меристема побега  апикальная меристема корня  прокамбий  клубеньки  паразитирующие на растении нематоды

ВВЕДЕНИЕ

Организменный контроль пролиферации клеток в постэмбриональном развитии растений связан с контролем активности меристем – образовательных тканей, содержащих пулы стволовых клеток. Наибольший вклад в формирование растительного организма вносят апикальные меристемы побега и корня (ПАМ и КАМ), которые обеспечивают рост надземной и подземной части растения и формирование тканей стебля и корня, а также латеральные меристемы  прокамбий и камбий, из клеток которых дифференцируются элементы проводящей системы, и перицикл, дающий начало боковым корням. ПАМ, КАМ и прокамбий закладываются в эмбриогенезе и являются первичными меристемами. Поскольку потенциально способность к делению сохраняется практически у всех дифференцированных клеток растения, в постэмбриональном развитии могут формироваться вторичные меристемы: пробковый камбий, меристемы клубеньков у бобовых и т.д. Наиболее изученные в плане генетического контроля апикальные меристемы  ПАМ и КАМ  устроены по сходному плану: они содержат пул стволовых клеток в центральной части и дифференцирующиеся клетки на периферии, которые дают начало разным типам тканей. Необходимым структурным элементом апикальных меристем является организующий, или покоящийся, центр (ОЦ ПАМ или ПЦ КАМ)  небольшая группа клеток, которая, по-видимому, является источником неидентифицированного сигнала, ингибирующего дифференцировку стволовых клеток. Клетки организующих центров митотически менее активны, чем остальные клетки меристем; считается, что они “побуждают” к активным делениям прилежащие стволовые клетки [1].
К настоящему моменту выявлен ряд генов, контролирующих процессы пролиферации и дифференцировки клеток в меристемах. Так, для развития ПАМ определяющее значение имеют гены семейства KNOX, кодирующие гомеодомен-содержащие транскрипционные факторы (ТФ), тогда как правильное формирование КАМ зависит от генов PLETHORA, SHORTROOT и SCARECROW, продуктами которых также являются ТФ [1]. Гены семейства WOX, кодирующие гомеодомен-содержащие ТФ, играют ключевую роль в развитии ПАМ и КАМ [1], а также, по последним данным, прокамбия и камбия [2] (рисунок) и некоторых типов вторичных меристем [3]. Функции генов WOX в меристемах связаны с поддержанием недифференцированного статуса стволовых клеток: в ПАМ эту функцию выполняет ген WUS (WUSHEL), экспрессирующийся в ОЦ, в КАМ – ген WOX5, экспрессия которого ограничена ПЦ, в прокамбии – ген WOX4 [1, 2]. Механизмы WOX-зависимой регуляции поддержания стволовых клеток растений в настоящее время неизвестны. Единственные идентифицированные мишени ТФ WOX  гены ARR A-типа, репрессирующие передачу сигнала при ответе на цитокинины (ТФ WOX негативно регулируют их экспрессию) [4].
В последнее десятилетие внимание многих исследователей сосредоточено на CLE-пептидах  семействе коротких сигнальных пептидов, представители которого играют центральную роль в контроле судьбы стволовых клеток во всех типах меристем, а также, по-видимому, в коммуникации между разными меристемами. Связываясь со своими рецепторами  мембранными рецепторными протеинкиназами семейства LRR-RLK (от Leucin Reach Repeat Receptor-Like Kinases), CLE-пептиды запускают неизвестный сигнальный путь, регулирующий экспрессию генов WOX в меристемах [5]. Семейство пептидов CLE (CLV3/ESR) получило свое название по первым выявленным представителям: секреторному пептиду CLAVATA3 (CLV3) арабидопсиса, который играет важную роль в контроле развития ПАМ [6], и белкам с неизвестной функцией ENDOSPERM SURROUNDING REGION (ESR) кукурузы [7]. Функция пептида CLV3 связана с ограничением размера ПАМ за счет подавления экспрессии гена WUS, контролирующего поддержание стволовых клеток [6]. В КАМ функцию, гомологичную CLV3, выполняет пептид CLE40, необходимый для ограничения зоны экспрессии гена WOX5 – ортолога гена WUS [8]. Участие в контроле развития меристем было продемонстрировано для целого ряда CLE-пептидов: например, пептиды CLE41 и CLE44 Arabidopsis thaliana и TDIF Zinnia elegans, позитивно регулируя экспрессию гена WOX4 в прокамбии, подавляют дифференцировку сосудов [9]; пептид MtCLE13 люцерны участвует в авторегуляции количества клубеньков [10], при этом его вероятной мишенью является ген WOX5 [4]. В этом обзоре мы рассмотрим функции CLE-пептидов в регуляции развития некоторых типов первичных и вторичных меристем высших растений.
CLE-пептиды широко распространены у всех наземных растений: так, в геноме арабидопсиса выявлено 32 гена, кодирующих пептиды этого класса [11], а в геноме риса – 47 CLE-генов [12]. В соответствии с нуклеотидной последовательностью гены CLE арабидопсиса делятся на три филогенетические ветви: к первой относятся гены CLE1-CLE7, ко второй – CLE9-CLE13, к третьей – CLE41-CLE44. На основании данных по сверхэкспрессии CLE генов для филогенетически близких CLE-пептидов предполагаются разные функции (таблица). Так, сверхэкспрессия генов второй группы, к которой относится ген CLV3, приводила к быстрой терминации ПАМ, сверхэкспрессия CLE1-CLE7 вызывала сходный фенотип, но с более слабым проявлением, а сверхэкспрессия CLE41-CLE44 не влияла на развитие ПАМ [20]. Каждый из CLE-генов арабидопсиса характеризуется уникальным пространственным характером экспрессии, при этом в некоторых тканях экспрессируется сразу несколько CLE-генов, что предполагает их взаимодействие и/или перекрывание функций (таблица) [11, 21]. Предполагается, что функциональная избыточность CLE-пептидов служит для тонкой регуляции гомеостаза меристем. Очевидно, что семейство СLE не исчерпывается открытыми к настоящему моменту генами: накопление новых данных и усовершенствование программного обеспечения позволяет искать новых представителей этого семейства. Биоинформационные исследования выявили 114 генов CLE у разных видов растений. Считается, что конвергенция СLE-генов у растений происходила в соответствии с эволюцией разных типов меристем [12].
Хотя не было получено ни одного мутанта по генам CLE, кроме clv3 и cle40 [30, 31], существует множество данных о влиянии сверхэкспрессии CLE генов и введения экзогенных CLE-пептидов на развитие меристем [9, 11, 14, 20, 22]. Эти опыты позволили разделить CLE-пептиды на две группы в соответствии с их влиянием на дифференцировку стволовых клеток в меристемах. К группе А у арабидопсиса относятся CLV3, CLE40 и другие CLE-пептиды, подавляющие пролиферацию и стимулирующие дифференцировку стволовых клеток в ПАМ и КАМ. В противоположность им, CLE-пептиды группы В, такие как CLE41 и CLE44, действующие в прокамбии и камбии, способствуют пролиферации и поддержанию недифференцированного статуса стволовых клеток [9, 14]. Стимулирующее и ингибирующее действие на пулы стволовых клеток у CLE-пептидов групп А и В сохраняется при эктопической экспрессии их генов в разных типах меристем: например, ПАМ-специфичный пептид CLV3 может стимулировать дифференцировку клеток камбия, напротив, пептиды группы В CLE41, 42 и 44, в норме работающие в прокамбии, не подавляют пролиферацию стволовых клеток КАМ [14]. Первоначальная гипотеза об антагонистическом взаимодействии CLE-пептидов групп А и В в контроле развития меристем не подтвердилась при проведении опытов по одновременной сверхэкспрессии CLE-генов обеих групп. Так, комбинация CLE-пептидов А и В оказывала более выраженный эффект на пролиферацию клеток прокамбия, чем CLE-пептиды группы В сами по себе, что, по-видимому, объясняется серьезным сдвигом баланса пролиферации и дифференцировки столовых клеток при одновременном действии CLE-пептидов с разными функциями [9].
Для некоторых CLE-пептидов установлено, что они функционируют как мобильные сигнальные молекулы, которые могут перемещаться в разные органы растения и действовать далеко от места своего синтеза. Примером таких сигналов дальнего действия может служить пептид MtCLE13 люцерны  негативный регулятор закладки симбиотических клубеньков [10]. Помимо поддержания локального гомеостаза в меристемах, СLE-пептиды, по-видимому, вовлечены во многие другие процессы развития, о чем свидетельствуют данные по экспрессии целого ряда генов СLE в отдаленных от меристем дифференцированных тканях [11, 21]. Более того, сверхэкспрессия некоторых СLE-генов зачастую приводила к фенотипическим эффектам, не связанным с нарушением развития меристем [22].
Все CLE-пептиды имеют сходные черты с пептидами CLV3 и ESR: это короткие белки (менее 15 кД) с высоко консервативным С-концевым СLE-доменом из 1214 аминокислот и предполагаемым сигналом секреции на N-конце [32]. Некоторые из CLE-пептидов содержат несколько CLE-доменов  предположительно, для амплификации сигнала [12]. Получено много доказательств в пользу того, что консервативный CLE-домен – основная функциональная часть CLE-пептидов. Мутации в последовательности, соответствующей CLE-домену (CLE-мотив), приводили к синтезу нефункциональных пептидов: например, точковая мутация в CLE-мотиве гена CLV3 является причиной развития мутантного фенотипа clv3 [6]. Участки по обе стороны от CLE-мотива могут быть замещены или удалены без последствий для функции гена CLV3, в то время как удаление CLE-мотива вызывало полную потерю функциональности белка [23]. В опытах по замещению последовательности CLE-мотива одного CLE-гена аналогичной последовательностью другого эффект сверхэкспрессии химерного гена был сходен с эффектом сверхэкспрессии гена-“донора” CLE-мотива [24, 25]. Синтетические пептиды, состоящие только из CLE-домена, вызывали фенотип, сходный с фенотипом растений со сверхэкспрессией генов CLE [13, 14]. В дальнейшем оказалось, что функционально зрелый пептид, кодируемый CLV3, соответствует 12-аминокислотной последовательности внутри CLE-домена. Таким образом, созревание CLE-пептидов включает в себя протеолитический процессинг полноразмерных пептидов-предшественников [13, 33].
Для активности CLE-пептидов большое значение имеет посттрансляционная модификация: гидроксилирование и гликозилирование. У изученных CLE-пептидов групп А и В гидроксилированы два первых остатка пролина в CLE-домене [13, 14, 33]. Гликозилирование  присоединение арабинозы ко второму остатку пролина  необходимо для биологической активности CLE-пептидов группы А, таких как CLV3 и CLE2 [31]; в то же время, пептиды группы В не претерпевают гликозилирования [14, 33].
Помимо CLE-домена, большое значение для обеспечения функций CLE-пептидов имеет N-концевой сигнальный домен, предположительно контролирующий их процессинг и секрецию. Делеция или замена последовательностей генов, соответствующих N-концевым доменам, приводила, соответственно, к потере активности химерных CLE-пептидов или изменению их функций в соответствии с функцией пептида-“донора” сигнального домена [24]. Таким образом, считается, что CLE-домены обеспечивают взаимодействие CLE-пептидов с их рецепторами, тогда как последовательности за пределами CLE-домена необходимы для созревания CLE-пептидов и их тканеспецифичного распределения.
CLE-пептиды являются лигандами для рецепторных киназ с экстраклеточным доменом, содержащим лейцин-богатые повторы (LRR от Leucin Reach Repeats) [1]. Большое разнообразие белков семейства LRR-RLK в клетках свидетельствует об их исключительно важной роли в развитии растений. Они вовлечены в процессы ответа на атаки патогенов, рецепции фитогормонов жасмонатов, играют роль в регуляции деления клеток и поддержании гомеостаза меристем. Наиболее изученной моделью взаимодействия CLE-пептидов с LRR-RLK является система CLAVATA, действующая в ПАМ: она включает в себя CLE-пептид CLV3 и его рецепторы: функционально активную LRR-RLK CLV1 (CLAVATA1) [15] и рецепторную киназу CLV2 (CLAVATA2), которая для связывания CLV3 образует комплекс с рецепторной киназой CRN (CORYNE) [17]. По последним данным, к ПАМ-специфичным рецепторам CLЕ-пептидов относится также белок RPK2 (RECEPTOR-LIKE PROTEIN KINASE 2) [18]. В КАМ сходную с CLV1 функцию выполняет LRR-RLK ACR4 (ARABIDOPSIS CRINCKLY 4), которая специфически связывает пептид CLE40 [8]. Рецептором CLE-пептидов в прокамбии является рецепторная киназа TDR (TDIF RECEPTOR) [29]. К рецепторам c “широким спектром действия” относятся CLV1-подобные киназы BAM 1, 2 и 3 (от Barely Any Meristem), гены которых экспрессируются во всех меристематических тканях. Мутации bam приводят к уменьшению пулов стволовых клеток ПАМ и КАМ, что свидетельствует о роли этих рецепторов в позитивной регуляции поддержания обеих меристем. Одним из лигандов рецепторов ВАМ в апикальной меристеме побега является пептид CLV3 [19]. Для ряда CLV1-подобных LRR-RLK показана возможность взаимодействия с несколькими CLE-пептидами: например, рецептор CLV1 может с разной аффинностью связывать различные CLE-пептиды, причем наиболее эффективно взаимодействие CLV1 с пептидами, близкими к CLV3 [15]. Сходные данные были получены для CLV2 и TDR [28]. Таким образом, основную роль в контроле меристематической активности клеток играет не столько специфичное взаимодействие определенных CLE-пептидов с определенными рецепторами, сколько время и место экспрессии разных CLE-генов.
Рецепторы CLV1 и CLV2/CRN в ПАМ и ACR4 в КАМ, связывая CLE-пептиды, запускают практически неизученный сигнальный путь, приводящий к репрессии транскрипции генов WUS и WOX5 соответственно. К числу выявленных компонентов этого пути относятся малая ГТФаза ROP [34], МАР-киназный каскад [35], а также протеинфосфатазы семейства 2С POLTERGEIST (POL) и POLTERGEIST-LIKE1 (PLL1) [36]. Предполагается, что путь CLAVATA-зависимой регуляции экспрессии генов WOX также может быть общим для разных типов меристем.

CLE-ПЕПТИДЫ И РАЗВИТИЕ ПОБЕГА
ПАМ, расположенная на верхушке побега, дает начало наземным органам растения  листьям, стеблю, пазушным почкам; в дальнейшем из нее формируются меристемы соцветия и цветка. В ПАМ можно выделить несколько морфофункциональных зон и слоев. Клетки центральной зоны (ЦЗ)  стволовые клетки ПАМ  делятся медленно и с постоянной скоростью. ЦЗ окружена клетками периферической зоны (ПЗ), способными к дифференцировке: в результате делений клеток ПЗ формируются листовые примордии и пазушные почки. Клетки подстилающей (rib) зоны дают начало внутренним тканям побега. Потомки стволовых клеток, перемещаясь из ЦЗ в ПЗ, претерпевают дифференцировку, лишь небольшое число клеток остается в нише стволовых клеток и поддерживается в недифференцированном состоянии [1]. Кроме того, в ПАМ выделяют 3 слоя клеток (L1, L2 и L3). Клетки двух внешних слоев  L1 и L2 (туника)  делятся антиклинально, клетки внутреннего слоя  L3 (корпус)  характеризуются различным направлением деления.
Функцию ниши стволовых клеток ПАМ обеспечивает ОЦ, расположенный в rib-зоне сразу под стволовыми клетками; клетки ОЦ экспрессируют ген WUSCHEL (WUS), который кодирует гомеодомен-содержащий ТФ семейства WOX [37]. Зона локализации мРНК и белка WUS ограничена ОЦ ПАМ; потеря функции этого ТФ у мутанта wus приводила к редукции ОЦ и быстрой терминации ПАМ, тогда как сверхэкспрессия гена WUS стимулировала пролиферацию клеток как в ЦЗ, так и в ПЗ [38]. Эти факты свидетельствует о центральной роли ТФ WUS в поддержании ниши стволовых клеток ПАМ, точные механизмы которого в настоящее время неизвестны. Поскольку одной из мишеней ТФ WUS являются гены, кодирующие ARR A-типа, предполагается, что функция WUS может быть связана с регуляцией ответа на цитокинины [4].
Антагонистом ТФ WUS в регуляции баланса пролиферации и дифференцировки клеток ПАМ является система CLAVATA, в основе которой лежит секреция CLE-пептида CLV3, связывание его с рецепторными протеинкиназами CLV1 и CLV2/CRN и запуск малоизученного нижележащего сигнального пути [1, 39]. Потеря функции любого из компонентов системы CLAVATA у мутантов арабидопсиса clv1, clv2 и clv3 приводила к гипертрофии ПАМ, что свидетельствует о функционировании этой системы в качестве негативного регулятора пролиферации стволовых клеток ПАМ [6]. Ген CLV3 экспрессируется в ЦЗ в клетках слоев L1 и L2, здесь же 96-аминокислотный пептид-предшественник претерпевает процессинг и арабинозилирование с образованием функционального гликопептида CLV3, состоящего из 12 аминокислот [31, 39]. Область экспрессии CLV3 располагается над клетками, экспрессирующими ген WUS, и совпадает с нишей стволовых клеток ПАМ [36]. Ген WUS является мишенью системы CLAVATA, активация которой негативно регулирует его экспрессию; в свою очередь, ТФ WUS может позитивно регулировать экспрессию гена CLV3, который, тем не менее, не является его прямой мишенью [1, 6, 39]. Баланс экспрессии CLV3 и WUS необходим для поддержания определенного уровня пролиферации стволовых клеток: так, индукция экспрессии CLV3 в ПАМ арабидопсиса уже в течение 3 ч приводила к резкому снижению уровня экспрессии гена WUS, а также гена CLV3 [39].
По последним данным, в регуляции экспрессии WUS принимают участие несколько независимо действующих рецепторных комплексов, связывающих CLV3. Гены CLV1 и CLV2 были идентифицированы одновременно с геном CLV3 при изучении мутантов арабидопсиса с увеличенной ПАМ [30]. Продукт гена CLV1  LRR-RLК, состоящая из экстраклеточного домена с 23 LRR, трансмембранного домена и функционально активного цитоплазматического протеинкиназного домена [16]. Высокоаффинное и специфичное связывание додекапептида CLV3 с LRR-доменом CLV1 было продемонстрировано в эксперименте с радиоактивно меченным CLV3 [15]. Рецептор CLV2  LRR-RLК, лишенная протеинкиназного домена [38], для связывания CLV3 взаимодействует с другой “дефектной” LRR-RLК  CRN, у которой отсутствует лиганд-связывающий домен [17]. Потеря функции CRN у мутантов crn/sol2 приводила к развитию фенотипа, сходного с таковым у мутантов clv [17].
Недавно было показано, что в рецепции CLV3 участвует гетеротетрамерный комплекс, состоящий из двух молекул CLV2 и двух молекул CRN; причем образование такого комплекса необходимо не только для связывания CLV3, но также для обеспечения транспорта белков CLV2 и CRN из эндоплазматического ретикулума и локализации их на плазмалемме [41]. Различия фенотипов у двойных мутантов clv1 crn и clv2 crn позволили предположить, что рецепторы CLV1 и CLV2/CRN в подавлении экспрессии гена WUS действуют параллельно, но независимо друг от друга [17]. В то же время, показано, что белки CLV1, CLV2 и CRN могут формировать комплекс, роль которого в рецепции CLV3 не установлена [42]. Помимо CLV1 и CLV2/CRN, рецепцию CLV3 осуществляет недавно выявленная CLV1-подобная киназа RPK2. Аддитивность фенотипов двойных мутантов rpk2 clv1 и rpk2 clv2 и неспособность RPK2 к образованию димеров с CLV1 и CLV2 свидетельствуют о том, что RPK2  третий независимый рецептор CLV3 [18]. Кроме того, CLV3 является одним из лигандов рецепторов ВАМ [19].
Экспрессия гена CLV1 наблюдается в ОЦ, а также в клетках ЦЗ и rib-зоны, окружающих ОЦ. Считается, что экспрессия CLV1 в клетках, окружающих зону экспрессии гена WUS, необходима для ограничения размера ОЦ [43]. В отличие от CLV1, гены CLV2 и CRN обладают более широким пространственным характером экспрессии, включающим в себя бóльшую часть ПАМ, а также КАМ и различные органы растения [17]. Ранее считалось, что основным местом рецепции CLV3 является зона, окружающая ОЦ, где CLV3 связывается с CLV1 [16, 43]. Действительно, перемещение гибридного белка CLV3-GFP в ПАМ ограничивалось при сверхэкспрессии гена CLV1  таким образом, рецептор CLV1 останавливает перемещение CLV3 в ОЦ и сохраняет небольшую область клеток, экспрессирующих WUS, “предохраняя” ее от негативного действия CLV3 [43]. В то же время, белок CLV3 может свободно диффундировать в другие зоны ПАМ, где его рецепцию могут осуществлять другие рецепторные комплексы [44]. В свою очередь, CLV3 может негативно регулировать количество белка CLV1, поскольку повышение концентрации CLV3 вызывало перемещение части CLV1 в литические вакуоли [44].
Нижележащий сигнальный путь, который активируется при связывании CLV3 с рецепторами и приводит к репрессии транскрипции гена WUS, к настоящему времени практически не изучен. По-видимому, центральную роль в нем играют протеинфосфатазы семейства 2С POL и PLL1 [36], также среди его компонентов могут быть МАР-киназный каскад [35] и белок ROP из семейства ГТФаз Rho [34]. Недавно было показано, что связывание сигнального пептида CLV3 с рецепторами вызывает их автофосфорилирование. Кроме того, взаимодействие CLV3/CLV1 вызывает активацию МАР-киназы МРК6, что свидетельствует о вовлечении МАР-киназного каскада в сигнальный путь, опосредованный системой CLAVATA [35]. Ранее установили, что при связывании CLV3 рецептор CLV1 взаимодействует с белком ROP, принадлежащим к семейству Rho малых ГТФаз [34]. В большинстве случаев, мишенями широко распространенного у эукариот суперсемейства ГТФаз Ras, к которому относится белок ROP, являются МАР-киназы. Предполагается, что первым событием в сигнальном пути, индуцируемом системой CLAVATA, является ROP-опосредованная активация МАР-киназного каскада [35]. По-видимому, антагонистами МАР-киназ в этом сигнальном пути являются протеинфосфатазы семейства 2С POL (POLTERGEIST) и PLL1 (POLTERGEIST-LIKE 1). Гены POL и PLL1 были идентифицированы как ключевые регуляторы асимметричного деления стволовых клеток ПАМ, а также позитивные регуляторы экспрессии гена WUS [45]. Белки POL и PLL1 локализуются на плазмалемме, в непосредственной близости от CLV1-подобных рецепторов [36]. Установлено, что при делении стволовых клеток слоя L3 активность POL и PLL1 обеспечивает сохранение экспрессии гена WUS только в одной из двух дочерних клеток  базальной, что обеспечивает сохранение ее недифференцированного статуса. У двойных мутантов pol pll1 наблюдалось подавление экспрессии WUS во всех потомках стволовых клеток, что приводило к их дифференцировке и быстрой терминации ПАМ [46]. Связывание белка CLV3 с рецепторами CLV1 и CLV2/CRN приводит к снижению фосфатазной активности белков POL и PLL1 [39, 46]. Поскольку каталитическая активность фосфатазы POL стимулируется фосфатидилинозитолом in vitro, предполагается, что этот вторичный мессенджер вовлечен в CLAVATA-зависимую регуляцию активности POL и PLL1 [36]. Мишени фосфатаз POL и PLL1 в настоящее время неизвестны.

CLE-ПЕПТИДЫ И РАЗВИТИЕ КОРНЯ
Рост корня осуществляется за счет активности КАМ, располагающейся на его верхушке и прикрытой корневым чехликом. Строение КАМ во многом сходно со строением ПАМ: КАМ представлена медленно делящимися клетками ПЦ и клетками проксимальной меристемы  инициалями, которые делятся с большей скоростью. В результате последовательных делений клеток-инициалей образуются линейные ряды клеток, составляющие основные ткани корня: эпидерму, клетки первичной коры, эндодерму, проводящие ткани, а также корневой чехлик (колумеллу). Клетки ПЦ представляют собой организующий центр КАМ, который стимулирует клеточные деления прилежащих клеток-инициалей и блокирует их дифференцировку. В последние годы накапливаются данные, свидетельствующие о том, что в поддержании активности КАМ и ПАМ могут быть задействованы схожие регуляторные пути, включающие транскрипционные факторы WOX, CLE-пептиды и их рецепторы [1]. Действительно, в ПЦ экспрессируется паралог гена WUS  ген WOX5, который играет ключевую роль в поддержании активности КАМ [47].
В корне арабидопсиса и других изученных видов растений была выявлена экспрессия целого ряда генов CLE (таблица). Некоторые CLE-гены арабидопсиса  CLE40, CLE10, CLE12  экспрессируются исключительно в КАМ и колумелле [11], тогда как экспрессия других CLE-генов наблюдается также в дифференцированных зонах корня и приурочена к определенным типам тканей: так, CLE14 экспрессируется в эпидермисе и корневых волосках, а CLE20  в колумелле и протоксилеме главного корня, а также в местах закладки боковых корней в перицикле [11, 22]. Единственная мутация, нарушающая функцию “корневого” CLE-гена  cle40  вызывала увеличение размеров КАМ и образование дополнительных слоев клеток-инициалей колумеллы [29], а также расширение области экспрессии гена WOX5 [46]. Фенотип мутанта свидетельствует о функции пептида CLE40 как основного негативного регулятора поддержания стволовых клеток КАМ.
В опытах по сверхэкспрессии различных CLE-генов в корне было продемонстрировано негативное влияние большинства CLE-пептидов группы А на поддержание стволовых клеток КАМ: сверхэкспрессия их генов у арабидопсиса приводила к уменьшению размера КАМ и укорочению корня, а также нарушению спецификации эндодермы, перицикла и кортекса; сходный эффект вызывала обработка растений экзогенными CLE-пептидами группы А [14, 24, 25]. С другой стороны, пептиды группы В  CLE41, CLE 42 и CLE 44  в опытах cо сверхэкспрессией и экзогенной обработкой не подавляли развитие КАМ [14]. Ингибирующий эффект пептидов CLE14 и CLE20 в КАМ был связан с преждевременной дифференцировкой клеток эпидермиса и проводящих тканей, следствием чего являлось укорочение корня. Таким образом, для некоторых корнеспецифичных CLE-пептидов предполагается функция регуляторов дифференцировки определенных типов тканей [22]. Обработка цитокинином восстанавливала нормальный фенотип у растений со сверхэкспрессией CLE14 или CLE20, следовательно, цитокинины могут быть антагонистами некоторых CLE-пептидов [22].
Поиск “корневых” рецепторов CLE-пептидов позволил установить, что их рецепцию в КАМ осуществляют как минимум две независимые рецепторные системы  ACR4 и CLV2/CRN. Рецептор ACR4 (Arabidopsis Crinkly 4) предположительно является специфичным рецептором пептида CLE40. Фенотип мутанта с потерей функции acr4 сходен с фенотипом мутанта cle40: для него характерны увеличение размеров КАМ и много слоев клеток в колумелле. Как и у мутанта cle40, у мутанта acr4 расширена зона экспрессии WOX5, т.е. взаимодействие CLE4-ACR4 необходимо для ограничения экспрессии этого гена в КАМ [27]. Во всех зонах КАМ ген ACR4 экспрессируется слабо, максимально высокий уровень его экспрессии сосредоточен в слое стволовых клеток, лежащем между ПЦ и колумеллой. Считается, что в этой зоне рецептор ACR4 задерживает пептид CLE40, предохраняя ПЦ от его ингибирующего действия (аналогично рецептору CLV1 в ПАМ) [26]. Экзогенная обработка растений арабидопсиса пептидом CLE40 повышала уровень экспрессии гена ACR4, что свидетельствует о наличии негативной обратной связи в определении размера пула стволовых клеток КАМ [26]. CLE-пептиды в корне могут восприниматься также рецепторным комплексом CLV2/CRN. Гены CLV2 и CRN обладают широким пространственным характером экспрессии как в ПАМ, так и в корне [17]. Мутации clv2 и crn не влияют на развитие корня, но подавляют чувствительность КАМ к воздействию экзогенных CLE-пептидов: обработка мутантов clv2 CLE-пептидами группы А не приводила к ингибированию роста корня [22, 48].
О сигнальном пути, который индуцируется при взаимодействии CLE-пептидов с их рецепторами в КАМ, неизвестно практически ничего. Предполагается, что этот путь консервативен для ПАМ и КАМ, и одним из его компонентов являются фосфатазы POL и PLL1. Получены данные об участии POL и PLL1 в регуляции экспрессии гена WOX5 в эмбриогенезе и постэмбриональном развитии: у двойных мутантов pol pll1 отсутствует экспрессия WOX5 и нет асимметричного деления клетки-инициали гипофиза, что приводит к редукции базального домена зародыша. В то же время, эктопическая экспрессия генов WUS и WOX5 компенсировала дефекты развития ПАМ и КАМ у мутантов pol pll1 [46].

CLE-ПЕПТИДЫ И РАЗВИТИЕ ПРОВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ
Сосудистая система растений, соединяющая разные части растительного организма, состоит из двух типов проводящих тканей  флоэмы и ксилемы. Латеральная меристема  прокамбий или камбий  локализуется между ксилемой и флоэмой и дает начало ксилемным и флоэмным клеткам на противоположных сторонах сосудистого пучка. Контроль активности камбия, а также дифференцировка проводящих элементов зависит от согласованного действия фитогормонов (цитокининов, ауксинов, брассиностероидов), важную роль в развитии проводящей системы играют также CLE-пептиды.
Первый CLE-пептид, участвующий в контроле активности прокамбия, был выделен в 2006 г. из ксилогенной культуры Zinnia elegans как фактор, стимулирующий пролиферацию клеток и ингибирующий дифференцировку сосудистых элементов, и получил название TDIF (Tracheary Element Differentiation Inhibitory Factor) [14]. Полноразмерная кДНК, соответствующая TDIF, кодирует белок из 132 аминокислот, при этом функционально активный TDIF  типичный додека-CLE-пептид, состоящий из 12 аминокислот и содержащий гидроксипролин в положениях 1 и 2. По своей последовательности додека-пептид TDIF оказался идентичен пептидам арабидопсиса группы В  CLE41 и CLE44 [14], что было подтверждено выделением пептида TDIF из культуры трансгенных растений со сверхэкспрессией CLE44 [49]. В экспериментах с синтетическими CLE-пептидами было показано, что способностью к подавлению дифференцировки сосудов обладают только пептиды, близкие по последовательности к TDIF  например, CLE42 [14]. Обработка экзогенным TDIF или сверхэкспрессия генов CLE41 и CLE44 приводила к увеличению площади проводящих пучков за счет пролиферации клеток прокамбия. Кроме того, у растений при этом наблюдалось нарушение развития сосудов при нормальном строении флоэмы, что свидетельствует о роли TDIF-подобных CLE-пептидов как специфических ингибиторов дифференцировки клеток прокамбия именно по ксилемному пути [29].
Поиск специфического рецептора для TDIF выявил LRR-RLK, получившую название TDR/PXY (TDIF RECEPTOR/ PHLOEM INTERCALATED WITH XYLEM); прямое связывание TDIF с TDR было подтверждено в эксперименте с радиоактивно меченным пептидом TDIF [28]. Ген TDR/PXY специфически экспрессируется в камбии, потеря его функции у мутантов приводила к развитию TDIF-нечувствительного фенотипа с редуцированным камбием и аномальным строением проводящих пучков. Локальное изучение экспрессии генов TDIF и TDR арабидопсиса, а также иммунолокализация белков TDIF и TDR [28] позволили предложить модель действия TDIF как регулятора развития проводящих пучков. Согласно экспериментальным данным, экспрессия TDIF-генов CLE41 и CLE44 ограничена флоэмой и прилегающими к ней клетками камбия, тогда как TDIF-пептиды обнаруживаются в апоплазме клеток-предшественниц флоэмы. Таким образом, очевидно, что пептиды TDIF синтезируются и секретируются клетками флоэмы. В то же время, экспрессия гена TDR ограничена клетками камбия, и рецептор TDR локализуется на плазмалемме камбиальных клеток. Связываясь с рецептором TDR, поступающие из флоэмы пептиды TDIF запускают гипотетический сигнальный путь, приводящий к активации пролиферации клеток камбия. При этом в камбии создается градиент концентрации TDIF, достигающий максимума в клетках, прилегающих к флоэме, и минимума со стороны ксилемы. Вероятно, от этого градиента зависит дифференцировка сосудов со стороны, противоположной флоэме.
Недавно были получены доказательства того, что мишенью действия сигнального пути, индуцированного TDIF-пептидами, является WOX4  ген, играющий центральную роль в регуляции развития меристемы камбия, аналогично WUS в ПАМ и WOX5 в КАМ [2]. Основным местом экспрессии этого гена являются молодые проводящие пучки корня, стебля и латеральных органов побега. РНК-интерференция WOX4 у арабидопсиса приводила к резкому снижению количества дифференцированных элементов, как ксилемы, так и флоэмы, в проводящих пучках. В то же время, его сверхэкспрессия вызывала гиперпролиферацию клеток камбия и увеличение массы ксилемы и флоэмы [2]. Обработка растений пептидами TDIF повышала уровень экспрессии WOX4, причем это повышение зависело от наличия функционального рецептора TDR. Более подробный анализ показал, что активность WOX4 необходима для пролиферации клеток прокамбия/камбия, но не подавляет их дифференцировку в элементы ксилемы. Таким образом, предполагается существование двух TDIF-зависимых путей, регулирующих функцию камбия, один из которых  TDIF-TDR-WOX4  связан с контролем пролиферации клеток [28].
Помимо TDIF-подобных CLE-пептидов группы В, в поддержании камбия и развитии проводящей системы растений могут участвовать также некоторые CLE-пептиды группы А. Действительно, сверхэкспрессия определенных CLE-генов  CLE6, CLV3 и CLE19  усиливала эффект сверхэкспрессии гена CLE41 или экзогенного добавления пептида TDIF [9]. С другой стороны, сверхэкспрессия генов CLE19 Arabidopsis и Brassica в отсутствие TDIF стимулировала дифференцировку ксилемы, что приводило к образованию ксилемных “островков”, не связанных с сосудистой системой растения, в органах цветка [50]. По-видимому, в контроле развития проводящей системы имеет место взаимодействие CLE-пептидов с путями передачи сигнала фитогормонов. Так, совместный стимулирующий эффект CLE41 и CLE6 на пролиферацию клеток прокамбия зависел от ауксинов, поскольку усиливался при добавлении синтетического ауксина НУК и подавлялся ингибитором полярного транспорта ауксинов НФК [9]. С другой стороны, сверхэкспрессия гена CLE10, приводящая к ингибированию дифференцировки сосудов протоксилемы, вызывала подавление экспрессии генов ARR5 и ARR6, кодирующих репрессоры передачи сигнала цитокининов, в проводящих пучках. О важной роли ARR5 и ARR6 как негативных регуляторов развития сосудов свидетельствует нарушение формирования сосудистой системы в корнях двойных мутантов arr5 arr6 [51].

CLE-ПЕПТИДЫ И КЛУБЕНЬКООБРАЗОВАНИЕ
К вторичным меристемам, которые формируются de novo при определенных условиях, можно отнести меристемы специализированных органов, таких как азотфиксирующие клубеньки, образующиеся на корнях бобовых растений при симбиозе с бактериями Rhizobium. Недавно было показано, что в регуляцию развития клубеньков вовлечены CLE-пептиды. У бобовых растений существует так называемая система авторегуляции клубенькообразования, осуществляющая системный контроль развития клубеньков на уровне целого организма. Авторегуляция является механизмом, посредством которого растение ингибирует дальнейшее формирование клубеньков на корнях после того, как уже появились несколько первых клубеньков [52]. В авторегуляцию клубенькообразования у всех изученных бобовых вовлечена CLV1-подобная рецепторная киназа [53, 54]. Мутации в гене CLV1-подобной киназы (MtSUNN Medicago truncatula/LjHAR1 Lotus japonicus/PsSYM29 Pisum sativum/GmNARK Glycine max), приводит к суперклубенькообразующему фенотипу [54, 55]. Как показали эксперименты с прививками, суперклубенькообразующий фенотип таких мутантов определяется побеговой частью растения, т.е. CLV1-подобная LRR-RLK, вовлеченная в авторегуляцию клубенькообразования, функционирует в побеге. Предполагалось, что инокуляция растений ризобиями приводит к выработке сигнала неизвестной природы, который поступает из корней в побег и связывается там с CLV-подобным рецептором, что, в свою очередь, способствует активации другого сигнала, который поступает из побега в корни и ингибирует дальнейшую закладку клубеньков [52]. Как свидетельствуют данные последних лет, кандидатами на роль сигнальных молекул, вырабатываемых в корне и запускающих систему авторегуляции, могут быть CLE-пептиды.
У модельных бобовых (Medicago truncatula, Lotus japonicus) были выявлены CLE-гены (MtCLE13, LjCLE-RS1, LjCLE-RS2), экспрессия которых активируется при клубенькообразовании. Сверхэкспрессия таких CLE-генов приводила к системному подавлению клубенькообразования у растений дикого типа, но не влияла на фенотип суперклубенькообразующих мутантов с потерей функции CLV1-подобного рецептора LjHAR1/MtSUNN/PsSYM29 [10, 55]. На основании этого предполагают, что CLE-пептиды MtCLE13, LjCLE-RS1 и LjCLE-RS2 могут являться лигандами LRR-RLK, вовлеченных в авторегуляцию клубенькообразования, однако к настоящему времени перемещение этих CLE-пептидов из корней в надземную часть растений не установлено.
У некоторых видов бобовых описаны гены CLE, экспрессия которых стимулируется также при воздействии нитратов. В частности, при добавлении в питательную среду нитрата калия наблюдали усиление экспрессии гена лядвенца LjCLE-RS2, экспрессия которого также увеличивалась в ответ на инокуляцию ризобиями [55]. В то же время, экспрессия вовлеченного в контроль развития клубеньков гена люцерны MtCLE13 не усиливалась при добавлении нитратов [10]. Известно, что бобовые растения образуют клубеньки только при недостатке в почве азота и что высокие концентрации азота (в виде нитратов или аммония) подавляют клубенькообразование. Суперклубенькообразующие мутанты, несущие мутацию в CLV1-подобном гене, не чувствительны к действию нитрата [56]. Наличие индуцируемых азотом CLE-пептидов позволяет предположить, что посредством CLE-пептидов из корней осуществляется передача системного сигнала, “информирующего” побег об азотном статусе почвы, и такой сигнал также может восприниматься компонентами авторегуляции. Однако конкретные механизмы такого сигнального пути остаются не известными.
Одной из возможных мишеней сигнального пути, индуцируемого CLE-пептидами при развитии клубеньков, является ген WOX5. Экспрессия WOX5 индуцируется в клетках перицикла при закладке клубенька и сохраняется на ранних стадиях развития клубеньковой меристемы. Для суперклубенькообразующего мутанта люцерны sunn с потерей функции CLV1-подобного рецептора характерно расширение зоны экспрессии гена MtWOX5 в клубеньке, что свидетельствует об участии LRR-RLK SUNN в ограничении экспрессии этого гена [3].

CLE-ПЕПТИДЫ ПАРАЗИТИЧЕСКИХ НЕМАТОД
Среди нематод, паразитирующих на растениях, наиболее известными являются группа цистовых нематод (cyst nematodes), включающая роды Globodera и Heterodera, и группа галловых нематод (root-knot nematodes), включающая род Meloidogyne. Обе группы нематод  облигатные эндопаразиты, бóльшая часть жизненного цикла которых протекает внутри организма растения-хозяина. Специфическая для паразитических нематод стратегия патогенеза заключается в формировании так называемых “сайтов кормления” (feeding sites) в корнях инфицированных растений. В случае галловых нематод эти сайты состоят из многоядерных гигантских клеток, в случае цистовых нематод там происходит образование синцитиев за счет слияния протопластов [57]. При образовании обоих типов сайтов кормления имеет место активация клеточного цикла в клетках перицикла и ксилемной паренхимы. Одним из первых событий при взаимодействии паразитических нематод с растением-хозяином является впрыскивание секрета спинной пищеводной железы нематоды в растительную клетку, которая в дальнейшем дает начало сайту кормления. Очевидно, этот секрет содержит сигналы, изменяющие программу пролиферации и дифференцировки растительных клеток. Так, важную роль в развитии сайтов кормления играет локальное повышение концентрации цитокининов, изменение чувствительности растительных тканей к ИУК и этилену и ингибирование полярного транспорта ИУК [57].
Одним из открытий последнего десятилетия стало обнаружение способности галловых и цистовых нематод к биосинтезу и секреции CLE-пептидов: при анализе библиотеки кДНК спинной пищеводной железы цистовой нематоды Heterodera glycines был выявлен первый CLE-ген нематод  HgSYV46 [58]. Ген HgSYV46 кодирует белок из 139 аминокислот, содержащий на С-конце консервативный мотив из 14 аминокислот  CLE-домен, характерный для CLE-пептидов растений. В дальнейшем гены CLE были выявлены у других видов цистовых нематод. Интересной чертой некоторых из них было наличие нескольких тандемно расположенных CLE-мотивов [59]; среди растительных CLE-генов эта особенность характерна для нескольких CLE-генов риса [12]. Еще один функционально важный домен CLE-пептидов нематод  вариабельный домен  необходим для доставки CLE-пептидов нематод из цитоплазмы растительной клетки в апопласт, где они, по-видимому, становятся лигандами для CLV1-подобных рецепторов [60]. Опыты по сверхэкспрессии гена HgSYV46 у растений арабидопсиса показали функциональное сходство пептидов HgSYV46 и CLV3: у растений дикого типа сверхэкспресиия HgSYV46 приводила к дифференцировке клеток и быстрой терминации ПАМ, у мутанта clv3 с увеличенной ПАМ  к восстановлению нормального фенотипа [61].
Несмотря на то, что у галловых нематод не были выявлены полноразмерные CLE-гены, у Meloidogyne incognita был обнаружен ген 16D10, кодирующий секреторный пептид длиной 13 аминокислот, сходный по последовательности с CLE-доменами растительных CLE-пептидов. РНК-интерференция 16D10 снижала способность Meloidogyne к заражению растений, что свидетельствует о важности этого белка для патогенеза. При сверхэкспрессии у арабидопсиса ген 16D10 стимулировал рост корня и не влиял на фенотип мутантов clv3, т.е. вызывал эффект, противоположный эффекту сверхэкспрессии HgSYV46 [62]. Недавно было показано, что белок 16D10 в корне арабидопсиса взаимодействуют с ТФ SCL6 и SCL21 (SCARECROW-LIKE6 и SCARECROW-LIKE 21). ТФ SCL относятся к семейству ТФ GRAS, представители которого контролируют разнообразные процессы в развитии растений, тем не менее, функции SCL6 и SCL21 и значение взаимодействия 16D10 с ними неясны [62].
Анализ последовательностей CLE-подобных пептидов цистовых и галловых нематод показал, что пептиды HgCLE и HsCLE относятся к той же ветви, что и пептиды CLE1-7 арабидопсиса, тогда как 16D10 имеют родство с CLE-пептидами группы В, ингибирующими дифференцировку сосудистых элементов, – CLE41, CLE 42, CLE 44 [59]. Таким образом, развитие двух типов сайтов кормления нематод – гигантских клеток и синцитиев – может быть связано с разной функцией индуцирующих их CLE-пептидов, которые соответственно подавляют или стимулируют дифференцировку клеток перицикла [59].
Считается, что CLE-пептиды паразитических нематод связываются с CLV1-подобными рецепторами на поверхности растительных клеток. В свете этого, особый интерес представляют данные о большом сходстве CLE-пептидов нематод с определенными группами растительных CLE-пептидов. Так, цистовые нематоды с узким кругом хозяев зачастую продуцируют CLE-пептиды, идентичные “хозяйским”: например, пептид HsCLE2 H. schachtii, паразитирующей на арабидопсисе, имеет 100% идентичности с пептидами AtCLE5 и AtCLE6 [63]. Согласно модели молекулярной мимикрии, CLE-пептиды паразитических нематод действуют как растительные CLE-пептиды, включаясь в пути контроля развития проводящей системы корня и перенаправляя дифференцировку клеток в клетки сайтов кормления. С другой стороны, CLE-пептиды нематод могут действовать как конкурентные ингибиторы сходных эндогенных CLE-пептидов корня, участвующих в нормальной дифференцировке клеток проводящей системы [61]. Поиск рецепторов для CLE-пептидов паразитических нематод позволил выявить несколько рецепторных протеинкиназ LRR-RLK, которые являются наиболее вероятными кандидатами на эту роль. Так были получены данные, свидетельствующие об участии рецепторного комплекса CLV2/CRN в рецепции CLE-пептидов цистовых нематод: корни “нулевых” мутантов clv2 и crn были нечувствительны к экзогенным пептидам HgCLE, HsCLE1 и HsCLE2, и заражение мутантов цистовыми нематодами не вызывало образование синцитиев [64]. Примечательно, что суперклубенькообразующий мутант har1 L. japonicus с потерей функции CLV1-подобной LRR-RLK характеризуется склонностью к гиперинфекции нематодами, что позволяет предположить сходные механизмы взаимодействия с нематодами и авторегуляции клубенькообразования [65].
Паразитические нематоды представляют собой уникальный пример использования CLE-пептидов для создания среды обитания внутри растения-хозяина. Приобретены CLE-гены нематод в результате горизонтального переноса растительных генов [57], или возникли в результате конвергентной эволюции паразита и хозяина [66] – еще предстоит определить.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, CLE-пептиды играют центральную роль в развитии разных типов меристем высших растений: первичных меристем (ПАМ, КАМ, прокамбий), вторичных (меристемы клубеньков), а также аномальных разрастаний корня, вызванных паразитическими нематодами. Данные о вовлечении CLE-пептидов в контроль пролиферации и дифференцировки клеток в разных меристемах позволяют предположить общие механизмы регуляции всех типов меристем высших растений и функцию CLE-пептидов как универсальных регуляторов их развития. В пользу этого предположения свидетельствуют данные о выявлении рецепторов LRR-RLK, специфически связывающих CLE-пептиды, и отдельных компонентов опосредованного ими пути сигнальной трансдукции, которые также оказались сходными для разных типов меристем (рисунок). Мишенями сигнального пути, который запускается при взаимодействии CLE-пептидов с их рецепторами, являются гены WOX, регулирующие поддержание стволовых клеток в меристемах.
CLE-пептиды занимают особое место среди большой группы пептидных регуляторов роста растений [67]. Они контролируют процессы, связанные с развитием разных типов меристем; кроме того, по последним данным, функции CLE-пептидов не ограничиваются только меристемами. Накопленные к настоящему времени данные позволяют однозначно отнести CLE-пептиды к пептидным фитогормонам, поскольку они обладают всеми необходимыми критериями истинных гормонов: специфичностью, биологической активностью, секретируемостью, дистантционностью действия, а также специфически взаимодействуют с определенной группой рецепторов, вызывая запуск пути сигнальной трансдукции и регулируя экспрессию генов-мишеней.
Дальнейшее изучение функций CLE-пептидов в разных типах меристем, вероятно, позволит создать более полное представление об общих механизмах регуляции меристематической активности растительных клеток. Определенный интерес представляет изучение роли CLE-пептидов в развитии аномалий, связанных с нарушением баланса пролиферации и дифференцировки клеток  таких, как спонтанные и патоген-индуцированные опухоли. Изучение спектров экспрессии генов в опухолях разного происхождения показало важную роль активации меристем-специфичных генов при переходе к опухолевому росту [68]. Данные по экспрессии генов CLE в опухолях растений были получены на спонтанных опухолях у инбредных линий редиса Raphanus sativus var. radicula [69], которые возникают в результате пролиферации клеток перицикла в ответ на повышение содержания эндогенных цитокининов [70, 71]. Было показано, что экзогенные цитокинины даже при кратковременном воздействии подавляют экспрессию некоторых генов CLE группы А (RsCLE19, RsCLE2, RsCLE5) редиса и повышают уровень экспрессии гена CLE группы В (RsCLE41). Сходные изменения экспрессии CLE-генов редиса наблюдаются при опухолеобразовании. Возможными мишенями действия CLE-пептидов в опухолях редиса являются гены WOX4 и WOX5, экспрессия которых также усиливается при опухолеобразовании и ответе на цитокинины (Юрлова и др., неопубликованные данные).
Исследования поддержаны грантом Российского фонда фундаментальных исследований (№ 11-04-01687-а), грантом Президента Российской Федерации по поддержке ведущих научных школ (НШ 7623.2006.4) и Госконтрактом на выполнение научно-исследовательской работы (№ 1.38.67.2011).
 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Stahl Y., Simon R. Plant Primary Meristems: Shared Functions and Regulatory Mechanisms // Curr. Opin. Plant Biol. 2010. V. 13. P. 53-58.
2. Ji J., Strable J., Shimizu R., Koenig D., Sinha N., Scanlon M.J. WOX4 Promotes Procambial Development // Plant Physiol. 2010. V. 152. P. 1346-1356.
3. Осипова М.А., Долгих Е.А., Лутова Л.А. Особенности экспрессии меристем-специфичного гена WOX5 при органогенезе клубеньков бобовых растений // Онтогенез. 2011. Т. 42.
4. Leibfried A., To J.P., Busch W., Stehling S., Kehle A., Demar M., Kieber J.J., Lohmann J.U. WUSCHEL Controls Meristem Function by Direct Regulation of Cytokinin-Inducible Response Regulators // Nature. 2005. V. 438. P. 1172-1175.
5. Wang G., Fiers M. CLE Peptide Signaling during Plant Development // Protoplasma. 2010. V. 240. P. 33-43.
6. Schoof H., Lenhard M., Haecker A., Mayer K.F., Jürgens G., Laux T. The Stem Cell Population of Arabidopsis Shoot Meristems Is Maintained by a Regulatory Loop between the CLAVATA and WUSCHEL Genes // Cell. 2000. V. 100. P. 635-644.
7. Bonello J.F., Sevilla-Lecoq S., Berne A., Risueño M.C., Dumas C., Rogowsky P.M. Esr Proteins Are Secreted by the Cells of the Embryo Surrounding Region // J. Exp. Bot. 2002. V. 53. P. 1559-1568.
8. Stahl Y., Wink R.H., Ingram G.C., Simon R. A Signaling Module Controlling the Stem Cell Niche in Arabidopsis Root Meristems // Curr. Biol. 2009. V. 19. P. 909-914.
9. Whitford R., Fernandez A., de Groodt R., Ortega E., Hilson P. Plant CLE Peptides from Two Distinct Functional Classes Synergistically Induce Division of Vascular Cells // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. P. 18 625-18 630.
10. Mortier V., den Herder G., Whitford R., van de Velde W., Rombauts S., D'Haeseleer K., Holsters M., Goormachtig S. CLE Peptides Control Medicago truncatula Nodulation Locally and Systemically // Plant Physiol. 2010. V. 153. P. 222-237.
11. Jun J., Fiume E., Roeder A.H., Meng L., Sharma V.K., Osmont K.S., Baker C., Ha C.M., Meyerowitz E.M., Feldman L.J., Fletcher J.C. Comprehensive Analysis of CLE Polypeptide Signaling Gene Expression and Overexpression Activity in Arabidopsis // Plant Physiol. 2010. V. 54. P. 1721-1736.
12. Oelkers K., Goffard N., Weiller G.F., Gresshoff P.M., Mathesius U., Frickey T. Bioinformatics Analysis of the CLE Signaling Peptide Family // BMC Plant Biol. 2008. V. 8. P. 1-15.
13. Kondo T., Sawa S., Kinoshita A., Mizuno S., Kakimoto T., Fukuda H., Sakagami Y. A Plant Peptide Encoded by CLV3 Identified by In Situ MALDI-TOF MS Analysis // Science. 2006. V. 313. P. 845-848.
14. Ito Y., Nakanomyo I., Motose H., Iwamoto K., Sawa S., Dohmae N., Fukuda H. Dodeca-CLE Peptides as Suppressors of Plant Stem Cell Differentiation // Science. 2006. V. 313. P. 842-845.
15. Ogawa M., Shinohara H., Sakagami Y., Matsubayashi Y. Arabidopsis CLV3 Peptide Directly Binds CLV1 Ectodomain // Science. 2008. V. 319. P. 294.
16. Clark S.E., Williams R.W., Meyerowitz E.M. The CLAVATA1 Gene Encodes a Putative Receptor Kinase That Controls Shoot and Floral Meristem Size in Arabidopsis // Cell. 1997. V. 89. P. 575-585.
17. Muller R., Bleckmann A., Simon R. The Receptor Kinase CORYNE of Arabidopsis Transmits the Stem Cell-Limiting Signal CLAVATA3 Independently of CLAVATA1 // Plant Cell. 2008. V. 20. P. 1-13.
18. Kinoshita A., Betsuyaku S., Osakabe Y., Mizuno S., Nagawa S., Stahl Y., Simon R., Yamaguchi-Shinozaki K., Fukuda H., Sawa S. RPK2 Is an Essential Receptor-Like Kinase That Transmits the CLV3 Signal in Arabidopsis // Development. 2010. V. 137. P. 3911-3920.
19. De Young B.J., Clark S.E. BAM Receptors Regulate Stem Cell Specification and Organ Development through Complex Interactions with CLAVATA Signaling // Genetics. 2008. V. 180. P. 895-904.
20. Strabala T.J., O’Donnell P.J., Smit A.M., Ampomah-Dwamena C., Martin E.J., Netzler N., Nieuwenhuizen N.J., Quinn B.D., Foote H.C., Hudson K.R. Gain-of-Function Phenotypes of Many CLAVATA3/ESR Genes, Including Four New Family Members, Correlate with Tandem Variations in the Conserved CLAVATA3/ESR Domain // Plant Physiol. 2006. V. 140. P. 1331-1344.
21. Sharma V.K., Ramirez J., Fletcher J.C. The Arabidopsis CLV3-Like (CLE) Genes Are Expressed in Diverse Tissues and Encode Secreted Proteins // Plant Mol. Biol. 2003. V. 51. P. 415-425.
22. Meng L., Feldman L.J. CLE Genes May Act in a Variety of Tissues/Cells and Involve Other Signaling Cascades in Addition to CLV3-WUS-like Pathways // Plant Signal. Behav. 2011. V. 6. P. 105-108.
23. Fiers M., Golemiec E., van der Schors R., van der Geest L., Li K.W., Stiekema W.J., Liu C.M. The CLAVATA3/ESR Motif of CLAVATA3 Is Functionally Independent from the Nonconserved Flanking Sequences // Plant Physiol. 2006. V. 141. P. 1284-1292.
24. Meng L., Ruth K.C., Fletcher J.C., Feldman L. The Roles of Different CLE Domains in Arabidopsis CLE Polypeptide Activity and Functional Specificity // Mol. Plant. 2010. V. 3. P. 760-772.
25. Fiers M., Golemiec E., Xu J., van der Geest L., Heidstra R., Stiekema W., Liu C.M. The 14-Amino Acid CLV3, CLE19, and CLE40 Peptides Trigger Consumption of the Root Meristem in Arabidopsis through a CLAVATA2-Dependent Pathway // Plant Cell. 2005. V. 17. P. 2542-2553.
26. Stahl Y., Simon R. Is the Arabidopsis Root Niche Protected by Sequestration of the CLE40 Signal by Its Putative Receptor ACR4? // Plant Signal. Behav. 2009. V. 4. P. 634-635.
27. De Smet I., Vassileva V., de Rybel B., Levesque M.P., Grunewald W., van Damme D., van Noorden G., Naudts M., van Isterdael G., de Clercq R., Wang J.Y., Meuli N., Vanneste S., Friml J., Hilson P., Jürgens G., Ingram G.C., Inzé D., Benfey P.N., Beeckman T. Receptor-Like Kinase ACR4 Restricts Formative Cell Divisions in the Arabidopsis Root // Science. 2008. V. 322. P. 594-597.
28. Hirakawa Y., Kondo Y., Fukuda H. Regulation of Vascular Development by CLE Peptide-Receptor Systems // J. Integr. Plant Biol. 2010. V. 52. P. 8-16.
29. Hirakawa Y., Kondo Y., Fukuda H. TDIF Peptide Signaling Regulates Vascular Stem Cell Proliferation via the WOX4 Homeobox Gene in Arabidopsis // Plant Cell. 2010. V. 22. P. 2618-2629.
30. Clark S.E., Jacobsen S.E., Levin J.Z., Meyerowitz E.M. The CLAVATA and SHOOT MERISTEMLESS Loci Competitively Regulate Meristem Activity in Arabidopsis // Development. 1996. V. 122. P. 1567-1575.
31. Hobe M., Muller R., Grunewald M., Brand U., Simon R. Loss of CLE40, a Protein Functionally Equivalent to the Stem Cell Restricting Signal CLV3, Enhances Root Waving in Arabidopsis // Dev. Genes Evol. 2003. V. 213. P. 371-381.
32. Cock J.M., McCormick S. A Large Family of Genes That Share Homology with CLAVATA3 // Plant Physiol. 2001. V. 126. P. 939-942.
33. Ohyama K., Shinohara H., Ogawa-Ohnishi M., Matsubayashi Y. A Glycopeptide Regulating Stem Cell Fate in Arabidopsis thaliana // Nat. Chem. Biol. 2009. V. 5. P. 578-580.
34. Trotochaud A.E., Hao T., Wu G., Yang Z., Clark S.E. The CLAVATA1 Receptor-Like Kinase Requires CLAVATA3 for Its Assembly into a Signaling Complex That Includes KAPP and a Rho-Related Protein // Plant Cell. 1999. V. 11. P. 393-406.
35. Betsuyaku S., Takahashi F., Kinoshita A., Miwa H., Shinozaki K., Fukuda H., Sawa S. Mitogen-Activated Protein Kinase Regulated by the CLAVATA Receptors Contributes to Shoot Apical Meristem Homeostasis // Plant Cell Physiol. 2011. V. 52. P. 14-29.
36. Gagne J.M., Clark S.E. The Arabidopsis Stem Cell Factor POLTERGEIST Is Membrane Localized and Phospholipid Stimulated // Plant Cell. 2010. V. 22. P. 729-743.
37. Mayer K.F., Schoof H., Haecker A., Lenhard M., Jurgens G., Laux T. Role of WUSCHEL in Regulating Stem Cell Fate in the Arabidopsis Shoot Meristem // Cell. 1998. V. 95. P. 805-815.
38. Yadav R.K., Tavakkoli M., Reddy G.V. WUSCHEL Mediates Stem Cell Homeostasis by Regulating Stem Cell Number and Patterns of Cell Division and Differentiation of Stem Cell Progenitors // Development. 2010. V. 137. P. 3581-3589.
39. Muller R., Borghi L., Kwiatkowska D., Laufs P., Simon R. Dynamic and Compensatory Responses of Arabidopsis Shoot and Floral Meristems to CLV3 Signaling // Plant Cell. 2006. V. 18. P. 1188-1198.
40. Jeong S., Trotochaud A.E., Clark S.E. The Arabidopsis CLAVATA2 Gene Encodes a Receptor-Like Protein Required for the Stability of the CLAVATA1 Receptor-Like Kinase // Plant Cell. 1999. V. 11. P. 1925-1933.
41. Bleckmann A., Weidtkamp-Peters S., Seidel C.A., Simon R. Stem Cell Signaling in Arabidopsis Requires CRN to Localize CLV2 to the Plasma Membrane // Plant Physiol. 2010. V. 152. P. 166-176.
42. Zhu Y., Wan Y., Lin J. Multiple Receptor Complexes Assembled for Transmitting CLV3 Signaling in Arabidopsis // Plant Signal. Behav. 2010. V. 5. P. 300-302.
43. Lenhard M., Laux T. Stem Cell Homeostasis in the Arabidopsis Shoot Meristem Is Regulated by Intercellular Movement of CLAVATA3 and Its Sequestration by CLAVATA1 // Development. 2003. V. 130. P. 3163-3173.
44. Nimchuk Z.L., Tarr P.T., Ohno C., Qu X., Meyerowitz E.M. Plant Stem Cell Signaling Involves Ligand-Dependent Trafficking of the CLAVATA1 Receptor Kinase // Curr. Biol. 2011. V. 21. P. 345-352.
45. Yu L.P., Simon E.J., Trotochaud A.E., Clark S.E. POLTERGEIST Functions to Regulate Meristem Development Downstream of the CLAVATA Loci // Development. 2000. V. 127. P. 1661-1670.
46. Gagne J.M., Song S.K., Clark S.E. POLTERGEIST and PLL1 Are Required for Stem Cell Function with Potential Roles in Cell Asymmetry and Auxin Signaling // Commun. Integr. Biol. 2008. V. 1. P. 53-55.
47. Sarkar A.K., Luijten M., Miyashima S., Lenhard M., Hashimoto T., Nakajima K., Scheres B., Heidstra R., Laux T. Conserved Factors Regulate Signalling in Arabidopsis thaliana Shoot and Root Stem Cell Organizers // Nature. 2007. V. 446. P. 811-814.
48. Casamitjana-Martinez E., Hofhuis H.F., Xu J., Liu C.M., Heidstra R., Scheres B. Root-Specific CLE19 Overexpression and the sol1/2 Suppressors Implicate a CLV-Like Pathway in the Control of Arabidopsis Root Meristem Maintenance // Curr. Biol. 2003. V. 13. P. 1435-1441.
49. Ohyama K., Ogawa M., Matsubayashi Y. Identification of a Biologically Active, Small, Secreted Peptide in Arabidopsis by In Silico Gene Screening, Followed by LC-MS-Based Structure Analysis // Plant J. 2008. V. 55. P. 152-160.
50. Fiers M., Hause G., Boutilier K., Casamitjana-Martinez E., Weijers D., Offringa R., van der Geest L., van Lookeren C.M., Liu C.M. Mis-Expression of the CLV3/ESR-Like Gene CLE19 in Arabidopsis Leads to a Consumption of Root Meristem // Gene. 2004. V. 327. P. 37-49.
51. Kondo Y., Hirakawa Y., Kieber J.J., Fukuda H. CLE Peptides Can Negatively Regulate Protoxylem Vessel Formation via Cytokinin Signaling // Plant Cell Physiol. 2011. V. 52. P. 37-48.
52. Oka-Kira E., Kawaguchi M. Long-Distance Signaling to Control Root Nodule Number // Curr. Opin. Plant Biol. 2006. V. 9. P. 496-502.
53. Searle I.R., Men A.E., Laniya T.S., Buzas D.M., Iturbe-Ormaetxe I., Carroll B.J., Gresshoff P.M. Long-Distance Signaling in Nodulation Directed by a CLAVATA1-Like Receptor Kinase // Science. 2003. V. 299. P. 109-112.
54. Schnabel E., Journet E.P., de Carvalho-Niebel F., Duc G., Frugoli J. The Medicago truncatula SUNN Gene Encodes a CLV1-Like Leucine-Rich Repeat Receptor Kinase That Regulates Nodule Number and Root Length // Plant Mol. Biol. 2005. V. 58. P. 809-822.
55. Okamoto S., Ohnishi E., Sato S., Takahashi H., Nakazono M., Tabata S., Kawaguchi M. Nod Factor/Nitrate-Induced CLE Genes That Drive HAR1-Mediated Systemic Regulation of Nodulation // Plant Cell Physiol. 2009. V. 50. P. 67-77.
56. Carroll B.J., McNeil D.L., Gresshoff P.M. A Supernodulation and Nitrate-Tolerant Symbiotic (nts) Soybean Mutant // Plant Physiol. 1985. V. 78. P. 34-40.
57. Bird M.D., Koltai H. Plant Parasitic Nematodes: Habitats, Hormones and Horizontally-Acquired Genes // J. Plant Growth Regul. 2000. V. 19. P. 183-194.
58. Wang X.H., Allen R., Ding X.F., Goellner M., Maier T., de Boer J.M., Baum T.J., Hussey R.S., Davis E.L. Signal Peptide-Selection of cDNA Cloned Directly from the Esophageal Gland Cells of the Soybean Cyst Nematode Heterodera glycines // Mol. PlantMicrobe Interact. 2001. V. 14. P. 536-544.
59. Mitchum M.G., Wang X., Davis E.L. Diverse and Conserved Roles of CLE Peptides // Curr. Opin. Plant Biol. 2008. V. 11. P. 75-81.
60. Wang J., Joshi S., Korkin D., Mitchum M.G. Variable Domain I of Nematode CLEs Directs Post-Translational Targeting of CLE Peptides to the Extracellular Space // Plant Signal. Behav. 2010. V. 12. P. 1633-1635.
61. Wang X.H., Mitchum M.G., Gao B.L., Li C.Y., Diab H., Baum T.J., Hussey R.S., Davis E.L. A Parasitism Gene from a PlantParasitic Nematode with Function Similar to CLAVATA3/ESR (CLE) of Arabidopsis thaliana // Mol. Plant Pathol. 2005. V. 6. P. 187-191.
62. Huang G.Z., Dong R.H., Allen R., Davis E.L., Baum T.J., Hussey R.S. A Root-Knot Nematode Secretory Peptide Functions as a Ligand for a Plant Transcription Factor // Mol. PlantMicrobe Interact. 2006. V. 19. P. 463-470.
63. Wang J., Replogle A., Hussey R., Baum T., Wang X., Davis E.L., Mitchum M.G. Identification of Potential Host Plant Mimics of CLAVATA3/ESR (CLE)-Like Peptides from the PlantParasitic Nematode Heterodera schachtii // Mol. Plant Pathol. 2011. V. 12. P. 177-186.
64. Replogle A., Wang J., Bleckmann A., Hussey R.S., Baum T.J., Sawa S., Davis E.L., Wang X., Simon R., Mitchum M.G. Nematode CLE Signaling in Arabidopsis Requires CLAVATA2 and CORYNE // Plant J. 2011. V. 65. P. 430-440.
65. Lohar D.P., Bird D.M. Lotus japonicus: A New Model to Study RootParasitic Nematodes // Plant Cell Physiol. 2003. V. 44. P. 1176-1184.
66. Sikora S., Strongin A., Godzik A. Convergent Evolution as a Mechanism for Pathogenic Adaptation // Trends Microbiol. 2005. V. 13. P. 522-527.
67. Bahyrycz A., Konopińska D. Plant Signalling Peptides: Some Recent Developments // J. Peptide Sci. 2007. V. 13. P. 787-797.
68. Додуева И.Е., Лутова Л.А. Опухоли высших растений: проблема системного контроля пролиферации клеток. Saarbrucken: LAP Lambert Acad. Publ., 2011. 136 с.
69. Нарбут С.И. Генетическая опухоль, полученная при инбридинге у редиса // Вестн. Ленинградского ун-та. 1967. Т. 15. С. 144-149.
70. Matveeva T.V., Frolova N.V., Smets R., Dodueva I.E., Buzovkina I.S., van Onckelen H., Lutova L.A. Hormonal Control of Tumor Formation in Radish // J. Plant Growth Regul. 2004. V. 23. P. 37-43.
71. Ильина Е.Л., Додуева И.Е., Иванова Н.М., Лутова Л.А. Изучение реакции на цитокинины in vitro у инбредных линий редиса (Raphanus sativus) с генетически детерминированным опухолеобразованием // Физиология растений. 2006. Т. 53. С. 575-584.

ПОДПИСЬ К РИСУНКУ

Механизмы развития разных меристем с участием CLE-пептидов.
а  апикальная меристема побега. Пептид CLV3 секретируется клетками слоев L1 и L2 центральной зоны и диффундирует в другие части меристемы. Рецептор CLV1, связывающий CLV3, локализован в клетках, окружающих организующий центр  зону экспрессии гена WUS. Взаимодействие CLV1-CLV3 запускает гипотетический сигнальный путь, подавляющий экспрессию гена WUS. Протеинфосфатазы POL и PLL являются ингибиторами этого сигнального пути. В CLV1-CLV3-зависимом пути регуляции экспрессии гена WUS имеется негативная обратная связь: активность транскрипционного фактора WUS необходима для активации экспрессии гена CLV3; б  апикальная меристема корня. Пептид CLE40 секретируется клетками колумеллы и диффундирует в другие части меристемы. Рецептор ACR4, связывающий CLE40, локализован в клетках, окружающих организующий центр  зону экспрессии гена WOX5. Взаимодействие CLE40-ACR запускает гипотетический сигнальный путь, подавляющий экспрессию гена WOX5. Протеинфосфатазы POL и PLL являются ингибиторами этого сигнального пути. Вопрос о существовании обратной связи в регуляции экспрессии WOX5 остается открытым; в  камбий. Пептиды CLE41 и CLE44 секретируются клетками флоэмы и диффундирует в проводящем пучке. Рецептор TDR, связывающий CLE41 и CLE44, локализован в клетках прокамбия, который является зоной экспрессии гена WOX4. Взаимодействие CLE41/44-TDR запускает гипотетический сигнальный путь, активирующий экспрессию гена WOX4. Вопросы о существовании обратной связи в регуляции экспрессии WOX4 и об участи протеинфосфатаз POL и PLL в сигнальном пути CLE41/44-TDR-WOX4 остаются открытыми.