近日，《植物細胞》在線發(fā)表中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員萬建民團隊揭示的稻米蛋白品質(zhì)形成分子機制。該研究克隆了水稻蛋白品質(zhì)形成新基因GPA5，并從細胞、遺傳和生化層面闡明了GPA5在水稻貯藏蛋白后高爾基體轉(zhuǎn)運中的關(guān)鍵作用，對稻米蛋白品質(zhì)改良具有重要指導(dǎo)意義。
論文第一作者、農(nóng)科院作科所副研究員任玉龍介紹，稻米中含有大量貯藏蛋白，它是稻米中僅次于淀粉的第二大類營養(yǎng)物質(zhì)。谷蛋白是稻米中含量最高的貯藏蛋白，占稻米總蛋白含量的60%以上，因此，谷蛋白是稻米蛋白品質(zhì)改良的首選目標。在胚乳細胞中，谷蛋白首先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中以57 kDa前體形式合成，然后經(jīng)由高爾基體以致密囊泡介導(dǎo)的方式轉(zhuǎn)運到蛋白貯藏液泡后，在液泡加工酶作用下，最終被切割成成熟的谷蛋白亞基并貯藏。目前對該囊泡介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運過程的分子調(diào)控機制還知之甚少。
該團隊發(fā)現(xiàn)了一個新的谷蛋白后高爾基體分選缺陷突變體gpa5，通過圖位克隆的方法證實GPA5編碼一個具有磷脂結(jié)合能力的植物特有調(diào)控因子。在胚乳細胞中，GPA5特異分布在致密囊泡外圍。亞細胞定位分析證實GPA5的膜定位依賴于前期鑒定的調(diào)控因子GPA1/Rab5a和GPA2/VPS9a。生化分析進一步證實GPA5可特異與GPA1/Rab5a的激活形式互作，表明GPA5可能是GPA1/Rab5a的效應(yīng)因子。后續(xù)的功能研究發(fā)現(xiàn)，GPA5可與栓系復(fù)合體CORVET和含有VAMP727的膜融合復(fù)合體SNARE互作，最終介導(dǎo)致密囊泡與蛋白貯藏液泡的融合，以完成谷蛋白的轉(zhuǎn)運。
該團隊以解析谷蛋白合成、轉(zhuǎn)運和沉積的分子網(wǎng)絡(luò)途徑為目標，長期致力于稻米蛋白品質(zhì)改良的分子遺傳基礎(chǔ)研究。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1105/tpc.19.00863
