近日,國際植物學頂級雜誌《Plant Cell》(IF2020 = 11.277)線上發表了以華南師範大學生命科學學院賴建彬教授和陽成偉教授為通訊作者的題為“An ABHD17-like hydrolase screening system to identify de-S-acylation enzymes of protein substrates in plant cells”(https://doi.org/10.1093/plcell/koab199)的研究論文。該論文首次鑒定了植物中的ABHD17型去棕櫚醯化酶,並建立了高效的植物蛋白質去棕櫚醯化酶篩選系統。華南師範大學生命科學學院在讀博士生劉曉詩、在讀碩士生李敏和李楊為論文的共同第一作者;中國科學院遺傳與發育生物學研究所謝旗研究員參與了該工作;該研究受到國家自然科學基金等專案資助。
蛋白質棕櫚醯化(也稱為蛋白質S-醯化修飾)是一類關鍵的翻譯後修飾,是指將長鏈脂肪酸(主要是棕櫚酸)通過共價鍵連接到底物蛋白質的半胱氨酸殘基,用於調控蛋白質的亞細胞定位、穩定性、轉運和活性等。棕櫚醯化是一種可逆的修飾,其水准的動態變化由蛋白質醯基轉移酶和去棕櫚醯化酶(也稱為脫S-醯化酶)所調控,以精確控制不同條件下蛋白質在細胞內的定位和功能。棕櫚醯化在植物細胞中發揮著重要功能,參與植物生長發育和逆境應答的各個過程。現時,在該研究領域,一個重要的問題是在植物細胞中蛋白質是如何去棕櫚醯化的。囙此,對植物去棕櫚醯化酶的鑒定及其與底物蛋白對應關係的分析具有重要的意義。
在該論文中,作者首先通過生物資訊學發現了一類潜在的擬南芥蛋白質去棕櫚醯化酶,包括11種含有ABHD17類似結構域的醯基蛋白質硫酯酶(命名為ABAPT)。在此基礎上,通過在原生質體中將底物蛋白分別與11種ABAPT共同過量表達,通過共聚焦顯微觀察分析ABAPT對底物蛋白的質膜定位的影響,初步篩選獲得該底物所對應的ABAPT,然後進一步通過膜組分分離和棕櫚醯化水准檢測進行驗證,從而建立了一個篩選植物底物蛋白對應的去棕櫚醯化酶的方法。利用該系統,作者在擬南芥中鑒定了特异性减弱五種免疫相關蛋白(RIN4、PBS1、PBL1、HIR2和BIK1)的質膜定位和棕櫚醯化修飾水准的ABAPT。進一步的研究結果表明ABAPT8依賴的RIN4蛋白去棕櫚醯化促進了擬南芥和本氏烟草葉片細胞的死亡,說明ABAPT在植物中具有重要的生理功能。
通過這項工作,作者建立了一種高效可靠的系統,用於分析植物棕櫚醯化蛋白底物和去棕櫚醯化酶的對應關係。該方法可用於擬南芥中參與其他生物學途徑的底物蛋白去棕櫚醯化酶篩選,也可以應用於其他植物種類的相關研究。該論文關於植物蛋白去棕櫚醯化酶鑒定和篩選的工作對於後續植物蛋白質棕櫚醯化動態調控的機制研究具有重要意義
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