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研究揭示植物自噬體運(yùn)動調(diào)控因子和作用機(jī)制
作者：朱漢斌      來源：中國科學(xué)報
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華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授高彩吉團(tuán)隊同合作者，通過分子細(xì)胞、生化和遺傳分析，揭示了植物逆轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物組分Sorting nexins與自噬蛋白ATG8和微管結(jié)合蛋白CLASP之間的相互作用，并發(fā)現(xiàn)這些蛋白的互作介導(dǎo)了自噬體和微管間的聯(lián)系，進(jìn)而調(diào)控了自噬體沿微管的運(yùn)動。12月24日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《分子植物》（Molecular Plant）。
細(xì)胞自噬是真核細(xì)胞中普遍存在的一種物質(zhì)降解和循環(huán)機(jī)制。經(jīng)典的巨自噬過程涉及形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體囊泡，它們包裹細(xì)胞內(nèi)的生物大分子或損傷的細(xì)胞器等貨物分子，并沿著細(xì)胞骨架將這些貨物分子運(yùn)輸至液泡/溶酶體降解。
高彩吉團(tuán)隊前期圍繞植物自噬調(diào)控植物環(huán)境適應(yīng)的功能開展了系列研究，解析了HY5-HDA9響應(yīng)黑暗等能量脅迫調(diào)控植物自噬的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典和非經(jīng)典自噬調(diào)控高爾基體穩(wěn)態(tài)和植物熱脅迫響應(yīng)的功能和機(jī)制，揭示了植物自噬反饋調(diào)控能量感受器SnRK1活性的信號通路。雖然自噬體形成調(diào)節(jié)因子以及自噬調(diào)控植物環(huán)境適應(yīng)的功能已經(jīng)得到了較為深入的研究，但調(diào)控植物自噬體運(yùn)動的因子及其作用機(jī)制仍知之甚少。
為了深入探究植物自噬調(diào)控機(jī)制，研究團(tuán)隊在國家和廣東省自然科學(xué)基金等的資助下，通過蛋白鄰近標(biāo)記技術(shù)深入分析了ATG8鄰近互作蛋白組，鑒定到了新的ATG8互作蛋白：SNX1，SNX2A和SNX2B，它們屬于植物逆轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物復(fù)合體的組分。研究人員觀察發(fā)現(xiàn)snx突變體胞質(zhì)中積累的自噬體數(shù)量增多，而液泡中的自噬體數(shù)量降低，說明了SNX功能的喪失影響了自噬體運(yùn)輸至液泡的過程。進(jìn)一步通過活體成像分析發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，snx突變體中自噬體的運(yùn)動性降低，這表明了SNX在自噬體運(yùn)動方面發(fā)揮著重要作用。此外，在snx突變體中，自噬的活性也顯著下降，進(jìn)而導(dǎo)致了snx突變植株對營養(yǎng)脅迫表現(xiàn)出超敏感的表型。
前期研究發(fā)現(xiàn)SNX可以與微管相關(guān)蛋白CLASP相互作用，這意味著SNX可能通過與CLASP互作去發(fā)揮其調(diào)控自噬體運(yùn)動的能力。進(jìn)一步研究表明SNX與ATG8的互作信號可以沿著CLASP標(biāo)記的微管運(yùn)動。此外，在clasp突變體內(nèi)自噬體的運(yùn)動也受到抑制，進(jìn)而導(dǎo)致了自噬的活性嚴(yán)重受損。
論文共同通訊作者、華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副研究員黎洪波表示，該研究結(jié)合分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)以及細(xì)胞生物學(xué)等分析手段，揭示了植物SNX-CLASP模塊參與自噬體運(yùn)動的分子機(jī)制，為深入理解植物自噬調(diào)控機(jī)制提供了新見解。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.12.013
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