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科研进展

我园科研人员揭示自噬蛋白ATG14介导PI3K复合体调控植物细胞自噬的机制

作者:   来源:原创  发布时间:2020-10-14  浏览数:127  
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自噬(Autophagy是真核生物细胞内降解蛋白质或细胞器的主要物质周转途径之一,在植物生长发育以及环境胁迫应答中发挥重要作用。目前,已有40多个自噬相关基因AuTophaGy-relatedgene, ATG被鉴定,根据不同功能,自噬相关蛋白ATG被分为4个复合体:ATG1蛋白激酶复合体、ATG9复合体、磷脂酰肌醇3-激酶PI3K复合体和ATG5/12/16复合体。在植物中,除了PI3K复合体,其他三个复合体调控自噬的功能已得到了阐释。酵母中,PI3K复合体可以在其定位的膜上生成磷脂酰肌醇三磷酸PI3PPI3P在细胞内吞,内体分选和自噬等方面起到了重要作用。PI3K复合体被进一步区分成复合体I和复合体II,它们共享了三个核心蛋白VPS34VPS15ATG6。不同之处在于复合体I含有ATG14,而复合体II由核心蛋白和VPS38组合而成。在植物中,VPS34VPS15ATG6的突变体花粉萌发受阻,无法得到纯合突变体;因此,只有通过ATG14VPS38的研究,才有望揭开PI3K复合体在植物细胞中的功能。

近日,我园刘芬研究员和胡伟明副研究员在The Plant Cell杂志在线发表题为AUTOPHAGY-RELATED 14 and its associated phosphatidylinositol3-kinase complex promotes autophagy in Arabidopsis的研究论文,揭示了自噬蛋白ATG14介导PI3K复合体调控植物细胞自噬的机制。

该研究首次鉴定了两个拟南芥ATG14同源基因,分别命名为ATG14aATG14b,并证明了ATG14PI3K复合体成员ATG6存在互作关系。为了研究ATG14的功能,作者通过CRISPR/Cas9T-DNA的方法得到了ATG14的纯和单突变体和双突变体。研究发现,atg14a14b双突变体具有典型的自噬突变体的表型,对营养胁迫敏感并且早衰,突变体中积累了较多的ATG1ATG8等自噬蛋白,并且自噬小体的数量显著下调。

此外,作者通过杂交和大量的筛选工作得到了atg14a14bvps38的三突变体,三突变体显著降低了细胞内PI3P的含量,并且和atg14a14b以及vps38相比,更大程度的限制了细胞自噬以及液泡蛋白分选途径。

 

综上所述,该研究填补了PI3K复合体I调控植物细胞自噬研究的空白,并且三突变体的获得将极大地推动PI3P在植物细胞中的功能研究。


原文链接:

http://www.plantcell.org/content/early/2020/09/30/tpc.20.00285