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Science | 抗逆突破!泛素化介导叶绿体蛋白降解新途径
点击次数:2510 发布日期:2019-5-7 
 为了应对全球气候变化带来的频繁逆境胁迫,全面而清晰地了解植物面对胁迫反应的不同调控机制具有重要的意义。在植物抗逆研究中,研究发现非生物胁迫会抑制植物的光合作用,影响叶绿体的稳定性并诱导叶绿体的降解,叶绿体降解进而会引发植物早衰,最终影响作物产量。

叶绿体是为植物提供能量来源的重要细胞器。植物叶绿体内部蛋白的周转通过原核生物类型的蛋白酶(proteases)调节,而外膜蛋白则由叶绿体中的E3连接酶SP1介导的泛素-蛋白酶体系统降解,用于响应发育和环境的信号,然而目前为止对于其中的机制尚不清楚。

2019年2月22日,Science 杂志发表了英国牛津大学植物系Paul Jarvis教授团队研究成果“Ubiquitin-dependent chloroplast-associated protein degradation in plants”,他们发现了一个新的负责降解外膜蛋白的叶绿体蛋白降解系统- CHLORAD (chloroplast-associated protein degradation)。

中科新生命

Ubiquitin-dependent chloroplast-associated protein  degradation in plants

Science. 2019 Feb 22;363(6429).

IF=41.058

论文链接:

https://science.sciencemag.org/content/363/6429/eaav4467

研究人员利用正向遗传学筛选蛋白组学分析发现了两个重要组分(SP2和CDC48),它们协同工作并负责对底物的逆向转运,以便底物被胞质中的蛋白酶体降解。具体而言(图1),SP1 E3连接酶指导靶标蛋白的泛素化(Ub)。SP2和CDC48蛋白质中间体靶向逆向转运至胞质溶胶,分别为该过程提供导管和驱动力。释放到胞质溶胶后,靶标蛋白被26S蛋白酶体降解(26SP)。

图1

图1. 泛素化依赖的叶绿体相关蛋白质降解示意图

这是首次报道的系统性地从叶绿体输出个体蛋白的生化途径,而且不同于以往报道的蛋白转运过程(由胞质向叶绿体的蛋白转运),它是逆向进行的。 此外,该项研究人员还发现,通过操控CHLORAD途径可以改变植物对逆境的耐受性,表明CHLORAD参与调控植物逆境反应。因此,该研究结果可为提升作物抗逆性能提供新的理论基础,意义重大。

小编语

近些年,植物抗逆研究领域有越来越多的研究借助组学技术作为发现新调控机制的突破口,比如,本文在寻找调控TOC复合体的组分的过程中,就借助了蛋白组学技术。此外,该机制研究还充分说明了泛素化-蛋白酶体降解在植物抗逆中的重要作用,而利用修饰组学进行植物抗逆研究也是发文“亮点”。

具体请参考:

【修饰专栏】植物逆境研究中的翻译后修饰组最新报道

再谈经典——Nature Genetics:泛素化修饰与胁迫

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来源:上海中科新生命生物科技有限公司
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E-mail:info_apt@sibs.ac.cn

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