研究揭示調控植物TGN形成的分子機制

高爾基體不僅是細胞內膜系統膜泡運輸的核心，而且也是細胞壁和胞外基質多糖、質膜糖脂合成以及蛋白糖基化修飾的位點。不同于動物細胞，植物細胞高爾基體產生一個分離的、獨立完成不同功能的反面管網結構TGN（Trans-Golgi Network），專門負責分選和分泌來自反面膜囊的物質。同時，TGN兼任了早胞內體（EE）的功能，來自胞吞作用的小泡也進入TGN，因此，TGN是同時負責植物細胞內分泌和內吞的特殊結構。然而長期以來植物細胞TGN發生的分子機制還不清楚。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所楊維才研究組鑒定了一個影響高爾基體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被抑制，植物表現出嚴重的不育表型，進一步的研究發現，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的數目顯著減少；利用特異標記TGN的熒光蛋白也證實在花粉管中TGN的形成被阻礙。此外，突變體花粉管中細胞壁組分果膠質(pectin)、細胞膜上受體樣激酶（RLKs）以及磷脂酰肌醇的形成均受到抑制，細胞內吞作用也被顯著阻礙，從而影響了花粉管的生長。亞細胞定位顯示，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Rgp1作為酵母小GTP蛋白Ypt6-GEF的組分發揮功能，而LOT也可以互補Rgp1在酵母中的功能。綜上所述，該研究揭示了植物細胞TGN形成的分子機制，并增進了人們對植物細胞內膜運輸調控機制的認識。

該論文于11月9日在線發表于《美國國家科學院院刊》（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。該研究得到國家自然科學基金項目的資助。