[所屬分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2024-9-5] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

研究揭示蛋白酶體調(diào)控?zé)o膜細(xì)胞器蛋白穩(wěn)態(tài)新功能
作者：張晴丹    來源：中國科學(xué)報(bào)
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近日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員王偉團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)植物蛋白酶體調(diào)控應(yīng)激顆粒蛋白穩(wěn)態(tài)抵御高溫的新機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《分子細(xì)胞》。
應(yīng)激顆粒是在細(xì)胞受到外界環(huán)境刺激的情況下，由RNA和蛋白通過液液相分離（LLPS）形成的無膜細(xì)胞器。王偉在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，應(yīng)激顆粒的形成與解聚是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)變化的過程，其動(dòng)態(tài)平衡通過對細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)翻譯和RNA的調(diào)控來促進(jìn)應(yīng)激后細(xì)胞功能的恢復(fù)。應(yīng)激顆粒穩(wěn)態(tài)異�；蛘咝纬刹豢赡娴睦w維狀結(jié)構(gòu)，是導(dǎo)致哺乳動(dòng)物中神經(jīng)退行性疾病發(fā)生的關(guān)鍵因素。然而，在植物細(xì)胞中，到目前為止沒有發(fā)現(xiàn)不可逆應(yīng)激顆粒的形成。這表明植物可能具備更有效的策略，來防止蛋白的聚集，從而維持應(yīng)激顆粒的可逆調(diào)控。
王偉團(tuán)隊(duì)針對植物中應(yīng)激顆粒穩(wěn)態(tài)的特殊性展開研究，通過挑選具有較高流動(dòng)性的應(yīng)激顆粒，結(jié)合蛋白組學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)研究手段，發(fā)現(xiàn)蛋白酶體是應(yīng)激顆粒的穩(wěn)定成分。蛋白酶體通常是用于清除錯(cuò)誤折疊、失活蛋白，維持細(xì)胞內(nèi)蛋白平衡的重要結(jié)構(gòu)。劇烈的高溫往往導(dǎo)致錯(cuò)誤折疊或者變性失活蛋白的聚集體，這些聚集體可通過蛋白酶體被清除。然而，應(yīng)激顆粒與這些聚集體有著本質(zhì)區(qū)別：應(yīng)激顆粒具有較強(qiáng)流動(dòng)性，其形成和解聚可以快速相互轉(zhuǎn)換，從而維持蛋白和RNA的平衡和功能。蛋白酶體是否在應(yīng)激顆粒中具有生化功能是動(dòng)植物應(yīng)激顆粒穩(wěn)態(tài)研究領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。
隨后研究團(tuán)隊(duì)對蛋白酶體進(jìn)入應(yīng)激顆粒、組裝、酶活，以及對底物水解能力進(jìn)行研究，揭示了蛋白酶體調(diào)控應(yīng)激顆粒穩(wěn)態(tài)的新機(jī)制和生物學(xué)意義：1）蛋白酶體可被招募進(jìn)入應(yīng)激顆粒；2）蛋白酶體在應(yīng)激顆粒中具有較高酶活，維持應(yīng)激顆粒內(nèi)的蛋白平衡；3）應(yīng)激顆粒整體動(dòng)態(tài)與其標(biāo)志蛋白的分子流動(dòng)性不具備必然的偶聯(lián)關(guān)系，澄清了在前人研究中使用應(yīng)激顆粒標(biāo)志蛋白的分子動(dòng)態(tài)性表征應(yīng)激顆粒整體動(dòng)態(tài)性的誤區(qū)；4）蛋白酶體主要通過促進(jìn)植物高溫脅迫后應(yīng)激顆粒解聚提高植物的耐高溫能力。
該研究揭示了蛋白酶體在應(yīng)激顆粒中的新功能，為動(dòng)植物應(yīng)激顆粒穩(wěn)態(tài)調(diào)控和細(xì)胞逆境脅迫響應(yīng)提供了全新的研究方向。
本研究得到蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、生命科學(xué)聯(lián)合中心、北京市科技新星計(jì)劃和海外交流引進(jìn)博士后項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.07.033
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