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万建民院士团队揭示稻米蛋白品质形成分子机制

信息来源: 发布日期:2020-01-18 浏览次数:

近日我校万建民院士团队在植物学权威刊物《The Plant Cell》在线出版了题为“GPA5encodes a Rab5a effector required for post-Golgi trafficking of rice storageproteins”的研究成果。该论文以中国农科院作物科学研究所任玉龙副研究员、我校王益华教授、王云龙博士后和潘天博士为共同第一作者,万建民院士为通讯作者。

稻米中含有大量贮藏蛋白,它是稻米中仅次于淀粉的第二大类营养物质。水稻蛋白质的含量和组成对稻米的品质有着重要的影响。谷蛋白是稻米中含量最高的贮藏蛋白,占稻米总蛋白含量的60%以上,因此,谷蛋白是稻米蛋白品质改良的首选目标。在胚乳细胞中,谷蛋白首先在内质网中以57 kDa前体形式合成,然后经由高尔基体以致密囊泡DV(Dense vesicle)介导的方式转运到蛋白贮藏液泡PSV(Protein storagevacuole)后,在液泡加工酶作用下,最终被切割成成熟的谷蛋白亚基并贮藏。但目前对DV囊泡介导的转运过程的分子调控机制还知之甚少。

万建民院士团队发现了一个新的谷蛋白后高尔基体分选缺陷突变体gpa5,通过图位克隆的方法证实GPA5编码一个具有磷脂结合能力的植物特有调控因子。在胚乳细胞中,GPA5特异分布在致密囊泡外围。亚细胞定位分析证实GPA5的膜定位依赖于前期鉴定的GPA1/Rab5a和GPA2/VPS9a。生化分析进一步证实GPA5可特异与GPA1/Rab5a的激活态形式互作,表明GPA5可能是GPA1/Rab5a的效应子(effector)。后续的功能研究发现,GPA5可与栓系复合体CORVET和含有VAMP727的膜融合复合体SNARE互作,介导致密囊泡与蛋白贮藏液泡的膜融合,以完成谷蛋白的转运。

万建民院士团队以解析水稻谷蛋白合成、转运和沉积的分子网络途径为目标,长期致力于稻米蛋白品质改良的分子遗传基础研究。本研究是该团队在《植物细胞(The Plant Cell)》和《分子植物(Molecular Plant)》等杂志相继报道GPA1/Rab5a, GPA2/VPS9a,GPA3和GPA4/Got1B调控谷蛋白分选后,在稻米蛋白品质形成的分子机理研究中取得的又一重要进展,进一步丰富了人们对谷蛋白转运分子网络途径的认识,为稻米蛋白品质的改良奠定了理论基础。本研究得到了国家自然科学基金、国家转基因重大专项、江苏省杰出青年基金和幸运快三官网中央高校基本科研业务费自主创新重大专项等项目的资助。

原文链接:http://www.plantcell.org/content/early/2020/01/16/tpc.19.00863