PCE | 浙江大学莫肖蓉课题组揭示水稻LFNR的膜锚定特性

高等植物叶型铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶LFNR（Leaf-type Ferredoxin–NADP+ oxidoreductase）负责催化光合线性电子传递的最后一步反应, 催化电子由还原态的铁氧还蛋白(Fd)传递给NADP+。生成的还原力NADPH用于卡尔文循环中CO2固定和叶绿体的其他代谢过程。拟南芥 LFNR通过与膜锚定蛋白TIC62或TROL结合，紧密结合于类囊体膜与叶绿体内膜上，基质中未与膜锚定蛋白结合的可溶性LFNR能够直接较弱的和类囊体结合。

已有的研究表明拟南芥 tic62 trol1的类囊体膜上完全缺乏LFNR锚定，但其在正常生长条件下没有表现出明显的生长缺陷或光合速率下降，暗示基质中分布的LFNR可以通过与类囊体膜接触而发挥较高效的光合电子传递。但LFNR膜锚定呈现光下解离，黑暗中锚定到膜上的规律，最近有报道证明膜锚定的LFNR 对植物从黑暗转换到光下时的P700高效氧化有关，可能有助于防止PSI发生光抑制。

目前来说，膜锚定的LFNR有何生理意义还不清楚。此外，相比于拟南芥中比较清楚的LFNR的膜锚定特性，水稻中还有许多空白。

近日，浙江大学生命科学学院莫肖蓉研究组在Plant, Cell & Environment 上发表了题为“Characterizing membrane anchoring of leaf-form ferredoxin-NADP+ oxidoreductase in rice”的研究论文，详细阐述了水稻LFNR的膜锚定特性。

研究发现，水稻LFNR也需要与膜锚定蛋白结合从而紧密结合于类囊体膜与叶绿体内膜上。OsTIC62介导类囊体膜上紧密结合的高分子量LFNR复合物的锚定，而低分子量LFNL复合物则依赖于OsTROL1介导锚定，中分子量LFNF复合物可能是OsTROL2-OsLFNR和OsTIC62-OsLFNR的混合物。其次，OsLFNRs与膜锚定蛋白之间存在着彼此相互促进稳定的作用。膜锚定蛋白OsTROL1的缺失会导致OsTIC62的代偿性增加。一个有趣的现象是，在Oslfnr2突变体中，OsLFNR锚定复合物从类囊体膜上消失，而Oslfrn1中仍然有许多OsLFRN锚定复合物，表明OsLFNR1与类囊体锚定蛋白的结合依赖于OsLFNR2。这与拟南芥中报道的LFNR2依赖LFNR1锚定到类囊体膜上(Lintala等2007；Hanke等2008)的结论相反，体现出物种差异。此外，与拟南芥中类囊体膜无LFNR锚定结合突变体tic62 trol1呈现的不影响正常条件下的生长及光合作用速率不同，水稻中类囊体膜上锚定的各LFNR复合体对维持较高光合同化能力发挥一定功能; 最后通过对膜锚定基因及蛋白水平的检测，发现OsTIC62在夜间比白天有更高的表达，表明其存在昼夜节律。该课题前期曾报道光通过调控OsLIR1的降解，从而调控水稻类囊体膜上LFNR的锚定（Yang等，2016 Plant Cell），该研究发现的锚定蛋白OsTIC62存在昼夜节律又增加了新的LFNR光控锚定机制。

浙江大学博士生笪潇文与陕西师范大学郭江帆博士并列第一作者，研究得到浙江省自然科学基金重点项目（LZ21C020002）资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14446

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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