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曲乐庆研究组发现影响水稻谷蛋白在内质网聚集的保守基序

图注:保守结构域决定水稻谷蛋白前体在ER中的聚集和胞内转运

谷蛋白是水稻种子中的主要贮藏蛋白,含量、分布及贮藏形式直接影响稻米的营养、食味和加工品质。谷蛋白首先在内质网中以前体的形式合成,在分子伴侣帮助下正确折叠,形成三聚体内质网运出,随后通过囊泡运输,最终转运到蛋白质贮藏液泡中,形成蛋白体(PBII。目前谷蛋白胞内转运机理研究主要集中在调控因子上,而对于谷蛋白自身所含影响其折叠、聚集和运关键因子研究见报道

中国科学院植物研究所曲乐庆课题组与日本九州大学熊丸教授合作,从水稻突变体库中筛选获得了一个谷蛋白前体异常累积的突变体。细胞学研究发现,该突变体中谷蛋白滞留在内质网,与醇溶蛋白混在一起,破坏了PBI的结构。序列分析结果发现该突变体表型是由于谷蛋白GluA2基因发生了一个点突变,导致剪切位点前移,其编码的蛋白缺失九个氨基酸造成的。LVYIIQGRG基序在所有的谷蛋白中高度保守,任何一个氨基酸缺失均导致谷蛋白前体滞留在内质网中,其溶解特性发生显著改变。进一步研究表明,该保守基序决定谷蛋白前体在内质网的折叠和三聚体的正确形成,继而调控其由内质网运出。研究还发现,分子内二硫键虽然影响谷蛋白前体在内质网中的折叠,但不影响其三聚体的形成。该研究为阐明水稻贮藏蛋白胞内转运调控机理提供了新的认识。  

该成果于810日在线发表于国际学术期刊Journal of Experimental Botany上。曲乐庆研究组助理研究员田丽宏博士为论文第一作者,曲乐庆研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的资助。

文章链接:https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/ery290/5068769 

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