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研究揭示調(diào)控植物TGN形成的分子機(jī)制

2018-12-12 12:51來源：生物谷


高爾基體不僅是細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)膜泡運(yùn)輸?shù)暮诵?，而且也是?xì)胞壁和胞外基質(zhì)多糖、質(zhì)膜糖脂合成以及蛋白糖基化修飾的位點(diǎn)。不同于動(dòng)物細(xì)胞，植物細(xì)胞高爾基體產(chǎn)生一個(gè)分離的、獨(dú)立完成不同功能的反面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)TGN（Trans-Golgi Network），專門負(fù)責(zé)分選和分泌來自反面膜囊的物質(zhì)。同時(shí)，TGN兼任了早胞內(nèi)體（EE）的功能，來自胞吞作用的小泡也進(jìn)入TGN，因此，TGN是同時(shí)負(fù)責(zé)植物細(xì)胞內(nèi)分泌和內(nèi)吞的特殊結(jié)構(gòu)。然而長(zhǎng)期以來植物細(xì)胞TGN發(fā)生的分子機(jī)制還不清楚。

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所楊維才研究組鑒定了一個(gè)影響高爾基體TGN形成的蛋白LOT（Loss of TGN）。在LOT突變體中，花粉管在柱頭上的生長(zhǎng)被抑制，植物表現(xiàn)出嚴(yán)重的不育表型，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，突變體中高爾基體膜囊過度堆積，且源于高爾基體的分泌小泡以及TGN的數(shù)目顯著減少；利用特異標(biāo)記TGN的熒光蛋白也證實(shí)在花粉管中TGN的形成被阻礙。此外，突變體花粉管中細(xì)胞壁組分果膠質(zhì)(pectin)、細(xì)胞膜上受體樣激酶（RLKs）以及磷脂酰肌醇的形成均受到抑制，細(xì)胞內(nèi)吞作用也被顯著阻礙，從而影響了花粉管的生長(zhǎng)。亞細(xì)胞定位顯示，LOT定位于高爾基體的外圍，但是LOT不影響高爾基體駐留蛋白的定位。蛋白功能分析顯示，在酵母中，LOT的同源蛋白R(shí)gp1作為酵母小GTP蛋白Ypt6-GEF的組分發(fā)揮功能，而LOT也可以互補(bǔ)Rgp1在酵母中的功能。綜上所述，該研究揭示了植物細(xì)胞TGN形成的分子機(jī)制，并增進(jìn)了人們對(duì)植物細(xì)胞內(nèi)膜運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)。


該論文于11月9日在線發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS），楊維才研究組博士賈鵬飛和薛勇為該文章的共同**作者，楊維才和李紅菊為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。