Plant Physiology|中国水稻研究所吴建利团队利用酵母双杂首次揭示了维持水稻类囊体膜稳定的新分子机制

   在植物叶片中,成熟的叶绿体由原生质体发育而来,原生质体是一种无色、小的前体,具有被包围的内外包膜和基本的内膜。这些原始膜在叶片发育过程中形成无规类囊体膜系统。类囊体膜复合物由光系统、细胞色素b6f、光系统IATP合成酶4种主要蛋白复合物组成。类囊体膜的生物发生涉及多种过程,如基因转录调控、翻译后调控和修饰和蛋白质复合物组装。在叶绿体中,类囊体膜被定期堆叠以增加膜面积以获得更高的光合效率,而发育良好的类囊体膜系统也与叶绿体的发育密切相关。迄今为止,已经鉴定出在66低温下叶绿体发育中显示出关键调控作用的基因,而影响叶绿体发育与细胞内代谢物之间关系的遗传因素目前尚不清楚。

文章来源

近日,中国水稻研究所 吴建利研究员课题组在国际学术期刊 Plant Physiology(IF:6.902)在线发表了题为“The OsABCI7 transporter interacts with OsHCF222 to stabilize the thylakoid membrane in rice的研究论文。该研究首次揭示了ATP结合盒式转运蛋白(ATP-binding cassette transporter I family member 7, OsABCI7)通过与高叶绿荧光蛋白(HIGH CHLOROPHYLL FLUORESCENCE 222, OsHCF222)互作,从而维持水稻类囊体膜稳定的分子机制。

为了验证OsABCI7是否如预测的那样定位于叶绿体,研究人员将OsABCI7的完整CDS融合到由CaMV35S启动子驱动的GFP的N端,在水稻原生质体中瞬时表达。OsABCI7-GFP融合蛋白确实定位于叶绿体。值得注意的是,ΔOsABCI7-GFP融合蛋白也定位于叶绿体,表明OsABCI7的突变并没有改变其叶绿体的定位。

图1:OsABCI7的亚细胞定位

图1:OsABCI7的亚细胞定位

为了确定OsABCI7的功能途径,研究人员还进行了酵母双杂交(Y2H)试验来筛选与OsABCI7相互作用的蛋白质。观察到OsABCI7和OsHCF222之间的相互作用,但没有观察到ΔOsABCI7和OsHCF222之间的相互作用。因此,我们推测OsABCI7的H环基序是相互作用所必需的。研究人员还研究了OsABCI7与OsHCF222的相互作用。结果表明,两种OsABCI7(+H-环)和OsABCI7(–H-环)不能与OsHCF222相互作用。这表明OsABCI7的C端是OsABCI7与OsHCF222之间相互作用的关键。此外,这种相互作用通过体内共免疫沉淀(co-IP)和BiFC分析进一步证实,表明OsABCI7与水稻叶绿体和本氏烟草细胞中的OsHCF222相互作用。所有这些都证明了OSABCI7与OsHCF222在体内外的相互作用。

图2:OsABCI7与OsHCF222的相互作用

图2:OsABCI7与OsHCF222的相互作用

结论

OsABCI7/OsHCF222复合物位于叶绿体的类囊体膜上,通过介导抗氧化系统从而调控细胞内ROS的稳态,以维持类囊体膜的完整与稳定。而在cnl1中,由于目标基因OsABCI7突变位点的存在,导致OsABCI7/OsHCF222复合物不能正常形成,最终引起了活性氧的迸发,使类囊体膜遭到了破坏。同时,外源抗氧化剂ascorbic acid(AsA)能够在一定程度上减轻cnl1中ROS的压力,从而缓解cnl1的突变表型。与cnl1不同的是,OsHCF222敲除突变体虽然也呈现出叶片褪绿的表型,但因其不能进行光合自养,致使苗期死亡。因此,研究人员推断OsABCI7与OsHCF222可能是在独立的调控途径中起协同作用。 总而言之,该研究为水稻ABC蛋白功能的丰富提供了新的依据,特别是在ROS稳态与类囊体膜稳定分子机制方面。


参考文献:

1Ahmad P, Jaleel AC, Salem AM, Nabi G, Sharma S (2010) Roles of enzymatic and nonenzymatic antioxidants in plants during abiotic stress. Crit Rev Biotechnol 30: 161–175.

2Asada K, Kiso K, Yoshikawa K (1974) Univalent reduction of molecular oxygen by  spinach chloroplasts on illumination. J Biol Chem 249: 2175–2181.

3Asada K (1992) Ascorbate peroxidase – a hydrogen peroxide-scavenging enzyme in  plants. Physiol plantarum 85: 235–241.

文献链接http://www.plantphysiol.org/content/early/2020/07/13/pp.20.00445

下载原文

微信公众号二维码

Plant Physiology|中国水稻研究所吴建利团队利用酵母双杂首次揭示了维持水稻类囊体膜稳定的新分子机制
长按图片保存/分享
图片展示

电话:400-863-8520;025-5767-5161

邮箱:order@bestofbest.top

地址:南京市栖霞区江苏生命科技园F7栋

科研快递订阅

  • 名字 *

  • 邮箱 *

  • 电话

  • 机构 *

  • 提交

  • 验证码
    看不清?换一张
    取消
    确定

咨询留言

  • 姓名 *

  • 电话 *

  • 留言 *

  • 提交

  • 验证码
    看不清?换一张
    取消
    确定

Copyright © 南京瑞源生物技术有限公司 版权所有      苏ICP备20003978号

Copyright © 瑞源生物

苏ICP备20003978号

联系电话
400-8638520
联系电话
025-57671761
二维码