EMBO Journal | 凌祺桦研究组揭示了选择性自噬调控叶绿体转蛋白转运并调控植物逆境响应的分子机制

以下文章来源于中科院分子植物卓越中心 ，作者CEMPS

2023年5月30日，国际学术期刊EMBO Journal 在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心凌祺桦研究组题为”Selective autophagy regulates chloroplast protein import and promotes plant stress tolerance”的研究论文。该研究揭示了选择性自噬在调控叶绿体蛋白转运及其在植物应对逆境中的作用机制。

在农业生产中，高温、高光等非生物胁迫是造成农作物减产的主要因素。叶绿体作为植物细胞中特有的细胞器，不仅是光合作用发生的场所，也是植物应对和适应非生物逆境胁迫的重要调控单元。而叶绿体功能的建立和维系，都依赖于叶绿体转运、降解等蛋白动态平衡的调控。

叶绿体的进化图（科普图）

研究组前期的研究工作发现叶绿体外膜蛋白TOC转运复合体的组分依赖CHLORAD泛素蛋白酶体系统途径降解。在本研究中，研究组首次揭示了TOC蛋白复合体可以通过另一条蛋白水解途径——选择性自噬进行降解（图1），该研究利用自噬标记蛋白ATG8的免疫共沉淀结合质谱分析发现了新的叶绿体选择性自噬受体NBR1。研究结果表明NBR1介导的选择性自噬可以特异性的识别、降解泛素化修饰的叶绿体蛋白（图2），进而调控叶绿体蛋白的转运、光合作用及对UVB紫外线和热胁迫的耐受性（图3）。

该项工作揭示了叶绿体蛋白稳态调控的新机制，凸显了叶绿体蛋白质量控制系统对叶绿体蛋白转运的精准调控，为植物应对环境变化的改造提供了理论基础（图4）。研究显示，操纵选择性自噬受体的表达量可调节光合作用活性，这表明对叶绿体选择性自噬的深入研究，最终可能通过分子育种手段实现对栽培植物的改良，为提高农业生产，推动碳中和，实现社会绿色发展提供新思路。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心凌祺桦组博士生万晨和助理研究员张辉为论文的共同第一作者，凌祺桦研究员为通讯作者。凌祺桦组博士生成红颖，分子植物卓越中心细胞结构分析技术平台的蔡文娟博士参与了该研究的相关工作。本课题得到中科院先导专项和国家自然科学基金项目的支持。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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