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研究发现VPS28调控生长素介导的植物生长发育

内吞体分选转运复合体(ESCRT)在真核生物中高度保守,在泛素化质膜蛋白的胞内降解过程中发挥重要作用。ESCRT复合体主要参与多泡体形成、胞质分裂和病毒出芽过程。该复合体含有多个组分,在动物中研究较多,而在植物中一些组分的功能尚不清楚。

中国科学院植物研究所程佑发研究组通过遗传筛选,获得胚胎和幼苗缺失子叶的拟南芥ncp104 pid双突变体,研究发现这种发育缺陷是由于PID和VPS28A突变造成的。在ncp104突变体中,ESCRT-I复合体中VPS28A蛋白的第194位谷氨酸突变为赖氨酸(VPS28E194K),导致植株矮小、开花时间晚、叶片小和角果短小等表型。然而,vps28a功能缺失突变体却与野生型类似。研究发现,ncp104是一个少见的隐性、功能获得性突变体,多数功能获得性突变体均为显性突变。与之类似的隐性功能获得性突变在秀丽线虫deg-1基因(编码一种钠离子通道)的u506突变体中会导致神经元变性和线虫行为异常。

研究发现,拟南芥VPS28A和VPS28B两个基因功能冗余,且为胚胎发育必需;它们共同调控液泡的形成,以及定位于质膜上的生长素运输载体蛋白PIN1的胞内分选和转运,从而调控生长素介导的生长发育。vps28a vps28b双突变体中PIN1蛋白累积在尺寸较小的异常液泡膜上。同时,ncp104突变导致VPS28E194K与ESCRT-I复合物的另一组分VPS23A的蛋白相互作用减弱,说明VPS28A蛋白保守的第194位谷氨酸可能对于它们的互作和功能较为重要。VPS28E194K可能造成蛋白稳定性降低和细胞毒性。该研究为理解植物中VPS28的功能提供新视角和研究材料。

相关成果在线发表在The Plant Journal上。植物所已毕业博士研究生刘建阳和王艳宁为论文共同第一作者,研究员程佑发为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等的资助。(生物谷Bioon.com)