世界植被每年產(chǎn)生約 1800 億噸纖維素，使這種多糖成為地球上最豐富的生物大分子。  它主要由維管植物、大量藻類以及一些細菌、原生生物和被囊類動物產(chǎn)生。   用于細胞壁沉積的纖維素微纖維通常由纖維素合酶復合物 (CSC) 在質(zhì)膜上合成，該復合物由葡聚糖鏈延長所需的至少三種纖維素合酶組成。

CSC 產(chǎn)生葡聚糖鏈，CSC 的大小可能決定微纖維結構中葡萄糖鏈的數(shù)量，使它們在不同的生物體中有所不同。  然而，到目前為止，還沒有生物化學或分子證據(jù)表明不同 CSC 中的纖維素合酶亞基的數(shù)量是否與纖維素微纖維的合成有關，該纖維素微纖維具有不同數(shù)量的葡聚糖鏈，該數(shù)量是強度的關鍵?；虼紊毎诘膹埩?。

在次生細胞壁合成期收獲的棉花（ Gossypium hirsutum ）纖維中，GhCesA4、7 和 8 異聚化組裝成以前未表征的 36 種蛋白質(zhì)聚合物，如纖維素合酶超復合物。

這種超級 CSC 是在使用在次生細胞壁期間收獲的棉纖維細胞制備的樣品中特別觀察到的，但不是從棉花莖組織或從 擬南芥 。 對這三個基因中的任何一個進行的敲除實驗導致 CSC 的消失以及顯著的生長缺陷，將成年植物的高度降低到野生型的四分之一以下。 從這些 ghcesa 缺陷植物中收獲的棉纖維絕對沒有顯示出次生細胞壁增厚。 由野生型棉纖維制備的 CSC 顯示出最高的酶活性，在從 擬南芥 莖或三個敲除棉花突變體之一制備的樣品中發(fā)現(xiàn)其酶活性顯著降低。

研究小組發(fā)現(xiàn)，GhCesA4、7 和 8 恢復了其直系同源 擬南芥 突變體的表型，可能是通過改造 CSC 六聚體。 當使用非直系同源纖維素合酶基因進行遺傳轉(zhuǎn)化時，未觀察到遺傳互補，這表明這三個亞基中的每一個對于 CSC 的形成和完整的纖維素合酶功能都是必不可少的。

他們還報道了在不同植物材料中存在四種不同類型的纖維素微纖維：野生型棉花纖維的次生細胞壁包含 72 條葡聚糖鏈，初級細胞壁期的纖維細胞和 cesa 缺陷棉花突變體包含 36 -葡聚糖鏈，而綠豆下胚軸和云杉莖含有 24 條葡聚糖鏈，所有其他樣品包括芹菜葉柄、棉花或 擬南芥 的莖組織由 18 條葡聚糖鏈組成。

綜上所述，研究人員首次通過實驗證實了棉纖維次生細胞壁合成期存在 36-mer CSC。 該 36 聚體 CSC 的形成需要所有三種纖維素合酶，在 GhCesA4、7 或 8 基因之一被敲除的突變棉花品系中僅觀察到同源二聚體。 他們產(chǎn)生了世界上第一個沒有次生細胞壁沉積的成熟棉纖維細胞，并揭示了棉花次生細胞壁中的纖維素微纖維由72條葡聚糖鏈組成。 棉纖維的無細胞膜提取物能夠 在體外 系統(tǒng)中合成具有高酶活性的β-1,4-葡聚糖長鏈。 棉花 CSC 及其產(chǎn)品的表征將有助于我們理解控制不同植物物種中次生細胞壁生物合成的機制。

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