本報訊(記者朱漢斌)近日,美國《國家科學院院刊》線上發表華南師範大學生命科學學院高彩吉團隊和張盛春團隊合作的最新成果。他們研究發現了植物特有囊泡運輸調控因數BLISTER(BLI),並揭示其調控逆轉運複合體(Retromer)覈心複合體組裝和內體定位,進而調控內體介導的細胞膜和液泡蛋白分選的分子機制。
在植物細胞中,膜蛋白被分選轉運至反面高爾基體網狀結構暨早期內體時會面臨兩種命運:一是被進一步分選至晚期內體即多泡體進而遞送至液泡降解;二是被迴圈回收和逆向轉運至順面高爾基體或細胞質膜。
在第一條降解途徑中,膜蛋白會被內吞體分選轉運複合體(ESCRT)捕獲並分選到多泡體的內腔小泡中。隨後,多泡體與液泡融合,內腔小泡上的膜蛋白即被運輸至液泡內腔中降解。第二條迴圈回收途徑則主要由Retromer調控,該複合體是一個進化上高度保守的內體分選複合體,調控跨膜蛋白從內體到高爾基體網絡或質膜的逆向囊泡運輸。ESCRT和Retromer複合物通過調控靶蛋白的轉運而廣泛參與植物生長發育和環境應答過程。
ESCRT和Retromer複合體均由多個可溶蛋白組成,它們需要準確組裝成不同的亞複合體並定位到內體等細胞器才能正確行使功能。這其中重要的科學問題是ESCRT和Retromer等複合體如何精確組裝並被適時招募至內體膜上,特別是對於植物中調控這兩個複合體組裝和內體定位的因數更是知之甚少。
為了進一步發掘調控植物液泡蛋白分選的調控因數,高彩吉團隊通過一系列生化和分子細胞實驗、遺傳實驗,發現並證明了BLI與Retromer逆轉運複合體協同調控內體介導的液泡和細胞膜蛋白的分選和轉運。
該研究首次揭示了BLI作為植物特有囊泡運輸調控因數調控種子貯藏型液泡蛋白和細胞膜蛋白分選的功能,並闡釋了植物Retromer複合體的組裝和內體定位的全新調控機制。結合張盛春團隊前期研究發現,BLI可以在細胞核中調控脂肪酸合成相關基因表達。
該研究表明,BLI作為植物特有蛋白,可以在蛋白轉運層面和基因轉錄層面雙重調控種子發育過程,為將來作物遺傳改良和種質創新提供了潜在候選基因和理論依據。