JIPB | 兰州大学邱全胜课题组发现质体反向转运蛋白调节蛋白质运输过程

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

跨膜离子吸收和转运是植物细胞的一个重要代谢过程。拟南芥Na+(K+)/H+反向转运蛋白KEA1和KEA2属于KEA（K+ efflux antiporter）基因家族。KEA1和 KEA2定位于叶绿体被膜的内膜，在质体发育、光合作用以及植物生长发育等方面起着重要作用。植物种子贮藏蛋白在内质网中合成, 后经高尔基体、反面高尔基体（TGN）和多胞体/液泡前体（MVB/PVC）, 最终运送到蛋白质贮藏液泡（Protein storage vacuole, PSV)进行贮藏。目前关于KEA1和KEA2调节种子储藏蛋白向液泡运输的功能和机制还不清楚。

JIPB近日在线发表了兰州大学邱全胜教授课题组题为“Plastid KEA-type cation/H+ antiporters are required for vacuolar protein trafficking in Arabidopsis”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13537）。该研究发现拟南芥质体反向转运蛋白KEA1和KEA2调节蛋白质向液泡的运输过程；KEA1 和 KEA2通过调节质体小管（Stromule）的功能调节液泡运输过程。

邱全胜课题组研究发现kea1 kea2突变体生长发育发生严重缺陷：幼苗矮小、果荚变短、种子变小。分子和生化分析表明，人工种子蛋白GFP-CT24在kea1 kea2中被错误分选，种子储藏蛋白前体在kea1 kea2中大量积累，并且蛋白储存液泡在kea1 kea2中变小。进一步分析表明，kea1 kea2内膜系统的运输过程受到损害：液泡分选受体1（VSR1）亚细胞定位、VSR1-货物相互作用以及p24在内质网和高尔基体上的分布受到影响。此外，kea1 kea2的质体小管生长减慢，质体与内膜系统的结合受到破坏。并且质体小管的生长受细胞pH和K+稳态调控，内膜系统pH发生变化。总之，KEA1和KEA2通过调节细胞pH和K+稳态平衡调节质体小管的功能，从而调节液泡运输过程。该研究首次揭示了叶绿体小管调节内膜系统的功能，以及叶绿体逆行信号（Retrograde signaling）调节蛋白质运输的功能。

邱全胜课题组近年来在拟南芥Na+(K+)/H+反向转运蛋白生物功能研究中取得了一系列进展，揭示了KEA4, -5, -6调节内膜系统pH和K+稳态平衡的生物功能（Zhu et al., 2018），以及NHX5和NHX6调节内质网pH和生长素稳态平衡进而调节生长发育的功能和机理（Fan et al., 2018）。这篇论文揭示了KEA1和KEA2在蛋白质向液泡运输过程中的重要作用。

博士生张肖为该论文的第一作者，邱全胜教授为通讯作者。香港中文大学的姜里文教授、浙江农林大学的沈锦波教授以及美国加州大学的Eduardo Blumwald教授也参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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