[所屬分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2022-11-18] [發(fā)布人:網(wǎng)站管理員2] [閱讀次數(shù):] [返回]

開發(fā)基于植物細(xì)胞自噬的蛋白降解系統(tǒng)
作者：李發(fā)強(qiáng)等 來源：《新植物學(xué)家》
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李發(fā)強(qiáng)/謝慶軍課題組合作，首次報(bào)道了一套基于植物細(xì)胞自噬的蛋白降解系統(tǒng)，證明了靶向自噬的降解技術(shù)在植物研究中的可行性和發(fā)展?jié)摿�。相關(guān)研究在線發(fā)表于New Phytologist。
細(xì)胞自噬是真核生物中一種保守的代謝機(jī)制，通過溶酶體或液泡來降解細(xì)胞質(zhì)中的多余蛋白質(zhì)或受損細(xì)胞器，以循環(huán)利用物質(zhì)，從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。細(xì)胞自噬在植物生長發(fā)育過程和應(yīng)對脅迫等方面發(fā)揮著重要的作用，目前的研究主要是通過自噬途徑關(guān)鍵基因的過表達(dá)以提高植物的抗逆性和產(chǎn)量，而基于自噬的靶向降解技術(shù)在植物中的研究還處于起步階段。
靶向降解技術(shù)是一類利用真核細(xì)胞內(nèi)天然存在的降解機(jī)制對有害物質(zhì)進(jìn)行特異降解、以維持和改善細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要技術(shù)。目前基于細(xì)胞自噬的靶向降解技術(shù)的應(yīng)用潛能還遠(yuǎn)未被完全開發(fā)，特別是在植物研究領(lǐng)域。細(xì)胞利用選擇性自噬特異降解各種底物的過程是通過一類自噬銜接蛋白的介導(dǎo)來完成。自噬銜接蛋白作為一個(gè)雙功能分子，既可以識別并特異結(jié)合自噬底物，也可以通過自身含有的、能與自噬核心蛋白ATG8結(jié)合的互作基序AIM（ATG8-interacting motif）錨定在自噬囊泡膜上，從而將底物導(dǎo)入自噬體中�；�于選擇性自噬機(jī)制，李發(fā)強(qiáng)和謝慶軍課題組設(shè)計(jì)了一套植物蛋白降解系統(tǒng)。該系統(tǒng)由3部分組成：來自擬南芥（Arabidopsis thaliana）的自噬銜接蛋白NBR1（Next to BRCA1 gene 1）的AIM，與靶蛋白特異結(jié)合的短肽或結(jié)構(gòu)域Binder，以及用于示蹤的熒光蛋白。該系統(tǒng)通過靶蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域和AIM分別與靶蛋白和ATG8結(jié)合，招募自噬體將靶蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡中降解。
該研究通過更換不同的靶蛋白結(jié)合短肽或結(jié)構(gòu)域?qū)�這套系統(tǒng)進(jìn)行了測試。首先利用對綠色熒光蛋白（Green fluorescent protein，GFP）具高度親和力的納米抗體GBP（GFP-binding protein）為Binder，構(gòu)建了介導(dǎo)GFP融合蛋白降解的自噬銜接蛋白AIM-GBP-mCherry。在煙草中瞬時(shí)共表達(dá)的結(jié)果顯示，AIM-GBP- mCherry能介導(dǎo)多種GFP標(biāo)記的蛋白和細(xì)胞器轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡，包括定位于細(xì)胞核的bZIP轉(zhuǎn)錄因子TGA5、錨定于質(zhì)膜的油菜素甾體受體BRI1（Brassinosteroid- insensitive 1）以及過氧化物酶體。
該研究進(jìn)一步利用能與油菜素內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑核心調(diào)控激酶BIN2（Brassinosteroid-insensitive 2）特異互作的短肽為Binder，構(gòu)建了自噬銜接蛋白AIM-BZR1C82-mCherry，并在擬南芥中穩(wěn)定表達(dá)，發(fā)現(xiàn)該銜接蛋白能選擇性自噬降解內(nèi)源的BIN2。
上述研究結(jié)果證明了這套基于植物細(xì)胞自噬的蛋白降解系統(tǒng)的特異性、廣泛的應(yīng)用范圍和發(fā)展?jié)摿�，可以通過設(shè)計(jì)和改造自噬銜接蛋白，將靶向降解底物的范圍拓展至非蛋白類生物大分子，以期達(dá)到將對植物生長發(fā)育不利的因子經(jīng)由細(xì)胞自噬轉(zhuǎn)運(yùn)并區(qū)室化隔離于液泡的目的，進(jìn)而開發(fā)能夠抵御病毒侵染或抵抗有害物質(zhì)的農(nóng)作物新品種。（來源：中國科學(xué)報(bào) 朱漢斌）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/nph.18557

作者：李發(fā)強(qiáng)等 來源：《新植物學(xué)家》
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李發(fā)強(qiáng)/謝慶軍課題組合作，首次報(bào)道了一套基于植物細(xì)胞自噬的蛋白降解系統(tǒng)，證明了靶向自噬的降解技術(shù)在植物研究中的可行性和發(fā)展?jié)摿�。相關(guān)研究在線發(fā)表于New Phytologist。
細(xì)胞自噬是真核生物中一種保守的代謝機(jī)制，通過溶酶體或液泡來降解細(xì)胞質(zhì)中的多余蛋白質(zhì)或受損細(xì)胞器，以循環(huán)利用物質(zhì)，從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。細(xì)胞自噬在植物生長發(fā)育過程和應(yīng)對脅迫等方面發(fā)揮著重要的作用，目前的研究主要是通過自噬途徑關(guān)鍵基因的過表達(dá)以提高植物的抗逆性和產(chǎn)量，而基于自噬的靶向降解技術(shù)在植物中的研究還處于起步階段。
靶向降解技術(shù)是一類利用真核細(xì)胞內(nèi)天然存在的降解機(jī)制對有害物質(zhì)進(jìn)行特異降解、以維持和改善細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要技術(shù)。目前基于細(xì)胞自噬的靶向降解技術(shù)的應(yīng)用潛能還遠(yuǎn)未被完全開發(fā)，特別是在植物研究領(lǐng)域。細(xì)胞利用選擇性自噬特異降解各種底物的過程是通過一類自噬銜接蛋白的介導(dǎo)來完成。自噬銜接蛋白作為一個(gè)雙功能分子，既可以識別并特異結(jié)合自噬底物，也可以通過自身含有的、能與自噬核心蛋白ATG8結(jié)合的互作基序AIM（ATG8-interacting motif）錨定在自噬囊泡膜上，從而將底物導(dǎo)入自噬體中�；�于選擇性自噬機(jī)制，李發(fā)強(qiáng)和謝慶軍課題組設(shè)計(jì)了一套植物蛋白降解系統(tǒng)。該系統(tǒng)由3部分組成：來自擬南芥（Arabidopsis thaliana）的自噬銜接蛋白NBR1（Next to BRCA1 gene 1）的AIM，與靶蛋白特異結(jié)合的短肽或結(jié)構(gòu)域Binder，以及用于示蹤的熒光蛋白。該系統(tǒng)通過靶蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域和AIM分別與靶蛋白和ATG8結(jié)合，招募自噬體將靶蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡中降解。
該研究通過更換不同的靶蛋白結(jié)合短肽或結(jié)構(gòu)域?qū)�這套系統(tǒng)進(jìn)行了測試。首先利用對綠色熒光蛋白（Green fluorescent protein，GFP）具高度親和力的納米抗體GBP（GFP-binding protein）為Binder，構(gòu)建了介導(dǎo)GFP融合蛋白降解的自噬銜接蛋白AIM-GBP-mCherry。在煙草中瞬時(shí)共表達(dá)的結(jié)果顯示，AIM-GBP- mCherry能介導(dǎo)多種GFP標(biāo)記的蛋白和細(xì)胞器轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡，包括定位于細(xì)胞核的bZIP轉(zhuǎn)錄因子TGA5、錨定于質(zhì)膜的油菜素甾體受體BRI1（Brassinosteroid- insensitive 1）以及過氧化物酶體。
該研究進(jìn)一步利用能與油菜素內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑核心調(diào)控激酶BIN2（Brassinosteroid-insensitive 2）特異互作的短肽為Binder，構(gòu)建了自噬銜接蛋白AIM-BZR1C82-mCherry，并在擬南芥中穩(wěn)定表達(dá)，發(fā)現(xiàn)該銜接蛋白能選擇性自噬降解內(nèi)源的BIN2。
上述研究結(jié)果證明了這套基于植物細(xì)胞自噬的蛋白降解系統(tǒng)的特異性、廣泛的應(yīng)用范圍和發(fā)展?jié)摿�，可以通過設(shè)計(jì)和改造自噬銜接蛋白，將靶向降解底物的范圍拓展至非蛋白類生物大分子，以期達(dá)到將對植物生長發(fā)育不利的因子經(jīng)由細(xì)胞自噬轉(zhuǎn)運(yùn)并區(qū)室化隔離于液泡的目的，進(jìn)而開發(fā)能夠抵御病毒侵染或抵抗有害物質(zhì)的農(nóng)作物新品種。（來源：中國科學(xué)報(bào) 朱漢斌）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/nph.18557