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南京农大水稻谷蛋白研究取得重要进展

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来源: 作者: 2019-05-17 02:28:25

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南京农业大学万建民教授课题组在水稻谷蛋白分选机理研究中取得重要进展。1月31日,国际著名植物学权威刊物《The Plant Cell》出版了题为“GLUTELIN PRECURSOR ACCUMULATION3 Encodes a Regulator of Post-Golgi Vesicular Traffic Essential for Vacuolar Protein Sorting in Rice Endosperm”的相关研究成果()。该论文以任玉龙博士、王益华副教授和刘峰博士为论文第一作者,万建民教授为通讯作者。

稻米中含有大量的储藏性蛋白质,它是稻米中仅次于淀粉的第二大物质。其中谷蛋白是水稻种子中含量最高的贮藏蛋白,占种子中总蛋白的70%以上,它对稻米品质的优劣及营养价值起侧重要作用。谷蛋白首先在胚乳细胞中内质上以57kDa前体的情势合成,经过复杂的囊泡运输过程,转运到蛋白质贮藏液泡(PSV)中,经进一步加工,最终聚集形成2型蛋白体(PBII)。但我们对谷蛋白前体的囊泡运输过程、定向分选的分子机理知之甚少。

万建民课题组研究人员通过大量筛选,取得了一系列的水稻谷蛋白前体异常积聚的突变体,其中一份命名为glutelin precursor accumulation3 (gpa3)。细胞学研究发现,该突变体中,高尔基体来源的携带谷蛋白前体的致密囊泡(DV, dense vesicle)被毛病地分选到细胞质膜附近,通过膜融合将谷蛋白等分子分选到胞外体空间,形成了壁旁体(PMB, paramural body)的异常结构,表明gpa3是一个水稻谷蛋白后高尔基体分选缺点突变体;图位克隆揭露GPA3基因编码一个植物特有的含有Kelch-repeat基序的蛋白质,命名为OsKelch1;后续的功能研究发现,GPA3/Kelch1蛋白可与本课题组报导的小G蛋白GPA1/Rab5a和它的上游激活因子GPA2/VPS9a形成一个功能蛋白复合体,协同调控DV到PSV的定向转运。

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