The Plant Cell | 兰州大学/绍兴文理学院合作揭示花粉发育必需的AP1/2 β复合体在绒毡层细胞中的运输机制

囊泡介导的转运促进真核细胞内膜系统中的物质交换，适配蛋白(Adaptor protein,AP)复合体在囊泡运输过程中对货物蛋白的募集至关重要。AP-1和AP-2分别在跨高尔基体网络(trans-Golgi network,TGN)和质膜上介导依赖于网状蛋白的转运。AP-1调节TGN到质膜(胞吐作用)和液泡的转运，而AP-2介导内吞作用。这些AP复合体由四个亚基(Adaptins)组成：两个大亚基(AP-1的β1和γ，AP-2的β2和α)，中型亚基μ和小亚基σ。一些AP-1和AP-2适配子在植物营养和生殖发育中的作用已有研究，然而，目前还不清楚β大亚基的功能以及它们是否被植物中的两个AP-1和AP-2复合体所共享。

2022年6月29日，The Plant Cell在线发表了兰州大学生命科学学院细胞活动与逆境适应教育部重点实验室武海军课题组/绍兴文理学院生命科学学院王超教授研究团队题为“AP1/2β-mediated exocytosis of tapetum-specific transporters is required for pollen development in Arabidopsis thaliana”的研究论文，美国威斯康星大学麦迪逊分校植物科学系Marisa S. Otegui教授也参与了该项工作。该研究发现AP1/2β亚基参与AP-1和AP-2的组装并调节根细胞的胞吐和内吞。

本研究通过已有数据和生信分析预测两个AP1/2β适配蛋白（AP1/2β1和AP1/2β2）可能参与AP-1和AP-2的组装，并通过免疫共沉淀-质谱分析和BiFc等实验证明了这两个β亚基只与AP-1和AP-2的形成稳定复合物（图1）。

进一步研究发现这两个β亚基在拟南芥中广泛表达，但在生殖器官中表达量最高且编码质膜/TGN定位蛋白。在分析β亚基的突变体材料时，作者发现β1和β2功能的丧失会导致配子体或胚胎死亡。因此，作者选择了杂合突变体β1-1 β2-1/+研究其幼根细胞中的内吞与胞外转运，发现他们是高效内吞与胞吐所必需的（图2）。此外，β1和β2对植物的育性、花粉形态和花粉管生长具有重要作用，组织学分析发现花粉壁的形成与小孢子的正常发育均需要β1和β2。

为了找到β1和β2双突致死的原因，作者构建了在 β1-1 β2-1/+突变植株中过表达了绒毡层、小孢子或小孢子母细胞特异性表达的β1-YFP，发现只有在绒毡层特异性表达β1-YFP才能够恢复花粉的正常活力。作者为了找到绒毡层细胞中β1和β2对于花粉形成的作用，通过亚细胞定位，荧光信号分析，酵母双杂以及BiFc等实验确定了β1和β2是通过质膜转运蛋白ABCG9和ABCG16介导绒毡层细胞的胞吐作用（图3）。该研究解析了AP1/2β亚基在植物中的重要功能，以及它们在特定细胞类型中的特殊作用。

ACKNOWLEDGMENTS
We thank Dr Yiqun Bao (College of Life Sciences, Nanjing Agricultural University) for providing seeds of ProUBQ10:VTI12-mCherry line, Dr Xiaoping Gou (School of Life Sciences, Lanzhou University) for providing the vectors pBIB-GWR-YFP, pEarleygate201-YN and pEarleygate202-YC, pMetYCgate and pX-NubWTgate; Drs Sebastian Y. Bednarek (Department of Biochemistry, University of Wisconsin-Madison) and Xiaofeng Xu (College of Life Sciences, Shanghai Normal University) for valuable suggestions on this research project. We are grateful to Dr Yahu Gao, Liang Peng, Dr Yang Zhao, Liping Guan, Haiyan Li, and Xia Deng (Core Facility for Life Science Research, Lanzhou University) for their technical assistance.

该研究得到国家自然科学基金资助(31820103008和91754104)、国家自然科学基金青年计划资助(31801193资助)、兰州大学人才引进创业基金资助(561120206资助)和美国国家基金资助(MCB资助2114603资助)。

文章链接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac192/6619568

转自：植物生物技术Pbj

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