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  • 教學科組生物學科前沿

    上海生科院在細胞囊泡運輸及離子穩態調控機制研究中取得進展

    時間:2017年12月29日 作者:本站原創 瀏覽:


           2017 年 12 月 28 日,中國科學院上海生命科學研究院上海植物生理生態研究所晁代印研究組的研究成果,以 A new vesicle trafficking regulator CTL1 plays a crucial role in ion homeostasis 為題,在線發表在 PLoS Biology 上。該研究揭示了擬南芥膽堿轉運蛋白 CTL1 通過調控囊泡運輸影響植物的生長發育及離子平衡的新機制,這也是首次有研究發現膽堿在生物體囊泡運輸方面發揮重要作用。

           膽堿及其后續產物磷脂酰膽堿 (PC) 是真核細胞細胞膜的重要組成部分,占細胞膜磷脂總含量的 60%,然而它們的含量在從內質網合成,然后經由高爾基體和囊泡運輸到質膜的過程中逐漸減少,且在細胞質膜上極性分布在于脂雙層外側,這些現象的意義一直未知,讓人們對于膽堿及 PC 的功能產生疑惑。晁代印課題組運用離子組學手段,通過正向遺傳學篩選,獲得一個多種礦質元素含量發生顯著變化的突變體 sic1,并通過圖位克隆證實一個編碼膽堿轉運蛋白的基因 CTL1 的點突變導致了該表型。深入研究表明,CTL1 基因能夠影響擬南芥胞間連絲的發育及其功能,從而阻礙根部重要轉錄因子 SHR 蛋白從中柱向內皮層細胞的移動,造成 sic1 突變體中的細胞屬性的變化,導致 HKT1 和 HMA4 等離子轉運蛋白基因在根部外皮層異位表達而影響植株中 Na 和 Zn 的含量。細胞生物學的實驗結果表明,sic1 突變體中包括胞吞和蛋白運輸在內的囊泡運輸過程受到明顯抑制,這種囊泡運輸過程的異常使 Fe、Mn 離子的轉運蛋白 NRAMP1 等膜蛋白的開放交通(protein trafficking)過程和亞細胞定位(subcellular localization)受到影響,從而影響 Mn 離子的運輸。膽堿處理及脂質組分析結果表明,sic1 細胞質中的膽堿含量升高打破了細胞膜系統中的磷脂平衡,從而影響細胞的囊泡運輸過程。

    該研究為理解植物調控離子組穩態提供了新思路,并在真核生物中首次闡明膽堿和磷脂酰膽堿作為重要的細胞膜組分在囊泡運輸過程中的重要作用,為全面了解囊泡運輸這一基礎生物學過程提供新方向。

          研究工作得到了中科院戰略性先導科技專項(B)、中組部“青年千人計劃”及國家自然科學基金委等的資助。

    以上內容來自生物360

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