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分子植物卓越中心揭示植物響應重金屬脅迫的解毒機制

發布時間:2022/5/10 10:14:03編輯:Ma Liang
已有1475人關注

  5月5日,New Phytologist在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心晁代印研究組完成的題為Sec24C mediates a Golgi-independent trafficking pathway that is required for tonoplast localization of ABCC1 and ABCC2的研究論文。該研究證明包被蛋白復合體組分Sec24C通過高爾基非依賴的途徑介導轉運蛋白ABCC1/2定位至液泡膜,使其發揮液泡區隔化的作用,增強植物對重金屬鎘及砷脅迫的耐受性。
  重金屬污染是當今世界范圍內存在的嚴峻問題。植物已進化出較為精確的防御機制以適應重金屬脅迫,其中液泡區隔化在重金屬解毒過程中發揮關鍵作用。闡明液泡膜蛋白定位的分子機制,對環境保護、植物響應重金屬脅迫及人類食物安全等方面具有重要意義。蛋白分選是生命體活動中一個必不可少的生物學過程。在擬南芥中,液泡膜蛋白存在較為復雜的分選及運輸途徑,相關的調控機制得到較為深入的研究。在經典的蛋白質合成及分泌過程中,膜蛋白的運輸通常依賴于高爾基體的分選,有研究顯示部分蛋白質以高爾基非依賴的途徑運輸至靶細胞器,而其分子機制尚不清楚。定位在液泡膜上的ABC超家族成員AtABCC1和AtABCC2可將重金屬螯合物Cd-PCs及As-PCs轉運至液泡內,在重金屬鎘和砷的解毒過程中發揮重要作用,但ABCC1/2在內質網合成后,如何定位至液泡膜上仍然未知。
  研究運用正向遺傳學方法,篩選出一個對鎘及砷極為敏感的突變體cadmium-and arsenic-sensitive 2(cas2)。研究采用圖位克隆、等位性檢測及遺傳互補等實驗手段,證明cas2突變體在重金屬鎘及砷的脅迫條件下表現出的生長缺陷表型是因包被蛋白復合體II內層包被蛋白基因Sec24C突變。進一步研究發現,當進行重金屬處理時,cas2突變體中的液泡區隔化作用明顯受損,表現出極強的重金屬敏感性。在cas2中,重金屬區域化相關的液泡膜蛋白NRAMP3、NRAMP4以及HMA3仍能正確定位,但ABCC1及ABCC2的定位發生明顯變化且定位于內質網中。研究通過酵母雙雜交、熒光素酶互補、雙分子熒光互補及免疫共沉淀等實驗證明,Sec24C與ABCC1及ABCC2之間存在相互作用。結果表明,Sec24C能夠調控蛋白ABCC1及ABCC2正確定位于液泡膜上,從而使其發揮液泡區隔化作用,賦予植物對重金屬鎘及砷的耐受性。
  Sec24是COPII復合體的重要組成成分,能夠介導蛋白質從內質網到高爾基的分選及運輸。而該研究發現,ABCC1的運輸并不依賴于BFA敏感的高爾基,且ABCC1與ABCC2在Sec24C的作用下從內質網運出并直接轉運至PVC,最終定位至液泡膜上。此過程與經典的液泡膜蛋白分選途徑不同,未涉及高爾基、反式高爾基等細胞器。
  Sec24C能夠調控液泡膜蛋白ABCC1及ABCC2的正確定位,且介導其以高爾基非依賴的途徑運輸至PVC,最終定位在液泡膜上,從而發揮液泡區域化的作用,以響應重金屬鎘及砷的脅迫。該研究完善了重金屬耐受性的調控網絡,也證實了一條新的蛋白運輸通路,即ER-PVC-TP,這進一步完善了液泡膜蛋白的分選途徑,并為進一步探索COPII復合體的功能奠定了基礎。
  研究工作得到中科院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金等的支持。
 

微信號:ayiwangapp17

(來源: 分子植物科學卓越創新中心 )

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 干細胞因子(SCF)作為一種具有調節造血、神經保護等多種生物學功能的細胞因子,對心肌梗死、腦梗死等缺血性疾病具有潛在的治療作用。但由于SCF存在肥大細胞激活相關的毒性,使這些治療方法的應用
環境規劃院全面支撐的 《減污降碳協同增效實施方案》印發實施 發布時間:2022/6/20 14:23:41
 “十四五”時期,我國生態文明建設進入了以降碳為重點戰略方向、推動減污降碳協同增效、促進經濟社會發展全面綠色轉型、實現生態環境質量改善由量變到質變的關鍵時期。為貫徹落
生態環保產業10年發展綱要敲定,環衛、環境修復等細分領域“先行一步” 發布時間:2022/6/17 11:50:12
  全國低碳日當天,中國環保產業協會正式發布《加快推進生態環保產業高質量發展 深入打好污染防治攻堅戰 全力支撐碳達峰碳中和工作行動綱要(2021-2030年)》(下稱“新綱要”
江西元澤招標咨詢有限公司關于南昌市西湖區疾病預防控制中心檢測設備、檢測試劑采購項目02包【項目編號:JXYZ20220024-02】競爭性磋商公告 發布時間:2022/6/17 9:23:51
項目概況南昌市西湖區疾病預防控制中心檢測設備、檢測試劑采購項目02包 招標項目的潛在投標人應在 線上獲取 獲取招標文件,并于 2022年06月30日 14點30分 (北京時間)前遞交投標文件。一、項目
我國科學家創制出碳家族單晶新材料 發布時間:2022/6/17 9:20:45
碳是一種神奇的材料,既可以構成柔軟的鉛筆芯,也可以構成堅硬的金剛石。16日,《自然》發表了一項關于碳家族新材料的研究成果。來自中國科學院化學研究所的研究人員,在常壓下通過簡單的反應條件,創制出一種新型
利用包含感覺、移動、結構元素的超材料,3D打印“元機器人”能一步構建 發布時間:2022/6/17 9:18:35
美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)的工程師團隊開發了一種可一步構建機器人的新設計策略和3D打印技術。這項研究進展發表在《科學》雜志上,展現了各種能夠行走、機動和跳躍的微型機器人的構造。此次打印的超材料
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