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植物所科研人員揭示葉綠體蛋白質(zhì)量控制的新機制
葉綠體是綠色植物和真核藻類特有的細(xì)胞器，是光合作用以及許多其他重要生物學(xué)過程發(fā)生的重要場所。葉綠體蛋白穩(wěn)態(tài)對葉綠體維持正常功能十分重要。葉綠體蛋白在成熟以及組裝過程中會出現(xiàn)錯誤折疊，并且由于葉綠體中的蛋白處于活性氧（ROS）含量較高的環(huán)境中，極易受到ROS的損傷。葉綠體中錯誤折疊以及受損傷的蛋白質(zhì)需要由蛋白質(zhì)量控制體系清除或修復(fù)。p97/VCP/CDC48是一類保守的依賴泛素的分離酶，它與不同的輔助因子形成復(fù)合體，在酵母和動物的蛋白穩(wěn)態(tài)調(diào)控中發(fā)揮重要作用，可清除細(xì)胞器中錯誤折疊或損傷的蛋白質(zhì)。此前有研究表明CDC48復(fù)合體介導(dǎo)植物葉綠體外膜蛋白的降解，然而并不清楚CDC48復(fù)合體是否參與葉綠體內(nèi)蛋白質(zhì)的泛素化降解。
中國植物學(xué)會編輯出版工作委員會副主任、植物所林榮呈研究組利用生物化學(xué)和遺傳學(xué)等手段，研究發(fā)現(xiàn)擬南芥葉綠體內(nèi)存在蛋白泛素化修飾，CDC48復(fù)合體編碼基因突變后導(dǎo)致葉綠體中泛素化修飾蛋白的積累。進一步研究發(fā)現(xiàn)，葉綠體基因組編碼的兩個蛋白RbcL（RuBisCO大亞基）和AtpB（ATP合成酶β亞基）是CDC48復(fù)合體的底物，CDC48復(fù)合體組分NPL4及UFD1能與RbcL和AtpB發(fā)生相互作用。在ROS脅迫條件下，RbcL和AtpB被泛素化蛋白酶體途徑降解，而在CDC48復(fù)合體功能喪失后泛素化修飾的RbcL和AtpB蛋白積累。該研究揭示了CDC48復(fù)合體可以通過泛素化蛋白酶體途徑介導(dǎo)葉綠體內(nèi)RbcL和AtpB蛋白的降解，拓展了CDC48復(fù)合物在植物體內(nèi)的新功能，打破了以往人們認(rèn)為葉綠體內(nèi)不存在泛素化蛋白修飾的看法，為葉綠體內(nèi)蛋白質(zhì)的質(zhì)量控制方式和機制提供了新的認(rèn)識，
該研究成果于2022年4月12日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Cell Reports。植物研究所特別研究助理李家龍博士為該論文第一作者，林榮呈研究員為通訊作者，楊文強研究員和張文浩研究員參與該工作。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金以及中科院項目的支持。
文章鏈接：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)00416-8
CDC48復(fù)合體介導(dǎo)葉綠體內(nèi)蛋白質(zhì)降解的模型
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