Abstract Diverging from conventional cell division models, plant cells undergo incomplete division to generate plasmodesmata communication bridges between daughter cells. While fundamental for plant multicellularity, the mechanisms governing bridge stabilization, as opposed to severing, remain unknown. We found that the endoplasmic reticulum (ER) is decisive in promoting incomplete cytokinesis by inhibiting local abscission events. ER tubes within contracting cell plate fenestrae create energy barriers preventing full closure. Contraction ceases upon encountering a metastable ER-plasma membrane tubular structure, leading to plasmodesmata formation. This process relies on the ER-tethers multiple C2 domains and transmembrane domain proteins 3, 4, and 6, which act as ER stabilizers, preserving ER position and integrity in nascent bridges. Our findings unveil the mechanisms through which plants undergo incomplete division to promote intercellular communication. One-Sentence Summary Uninterrupted ER connections obstruct abscission, causing incomplete cytokinesis and plasmodesmata formation in plants.

Abstract Multiple C2 Domains and Transmembrane region Proteins (MCTPs) in plants have been identified as important functional and structural components of plasmodesmata cytoplasmic bridges, which are vital for cell-cell communication. MCTPs are endoplas-mic reticulum (ER)-associated proteins which contain three to four C2 domains and two transmembrane regions. In this study, we created structural models of Arabidop-sis MCTP4 ER-anchor transmembrane region (TMR) domain using several prediction methods based on deep learning. This region, critical for driving ER association, presents a complex domain organization and remains largely unknown. Our study demonstrates that using a single deep-learning method to predict the structure of mem-brane proteins can be challenging. Our deep learning models presented three different conformations for the MCTP4 structure, provided by different deep learning methods, indicating the potential complexity of the protein’s conformational landscape. For the first time, we used simulations to explore the behaviour of the TMR of MCTPs within the lipid bilayer. We found that the TMR of MCTP4 is not rigid, but can adopt vari-ous conformations including some not identified by deep learning tools. These findings underscore the complexity of predicting protein structures. We learned that combining different methods, such as deep learning and simulations, enhances our understanding of complex proteins.

In eukaryotes, membrane contact sites (MCS) allow direct communication between organelles. Plants have evolved unique MCS, the plasmodesmata intercellular pores, which combine endoplasmic reticulum (ER) - plasma membrane (PM) contacts with regulation of cell-to-cell signalling. The molecular mechanism and function of membrane tethering within plasmodesmata remains unknown. Here we show that the Multiple C2 domains and Transmembrane region Protein (MCTP) family, key regulators of cell-to-cell signalling in plants, act as ER - PM tethers specifically at plasmodesmata. We report that MCTPs are core plasmodesmata proteins that insert into the ER via their transmembrane region whilst their C2 domains dock to the PM through interaction with anionic phospholipids. A mctp3/4 loss-of-function mutant induces plant developmental defects while MCTP4 expression in a yeast Δtether mutant partially restores ER-PM tethering. Our data suggest that MCTPs are unique membrane tethers controlling both ER-PM contacts and cell-cell signalling.