近期发表论文

   近期发表论文

Wenna Zheng, Yuxiang Jiang, Xiangfeng Wang, Shanjin Huang, Ming Yuan, and Yan Guo*(2019)AP3M harbors actin filament binding activity that is crucial for vacuole morphology and stomatal closure in Arabidopsis. PNAS. Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1901431116
来源:本站    发布时间:2019-8-26 8:28:57    点击数量:253
Wenna Zheng, Yuxiang Jiang, Xiangfeng Wang, Shanjin Huang, Ming Yuan, and Yan Guo*(2019)AP3M harbors actin filament binding activity that is crucial for vacuole morphology and stomatal closure in Arabidopsis. PNAS. Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1901431116

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        植物的气孔是植物感受外界环境刺激的重要通道。气孔运动受环境刺激(如水分、光照、CO2等)以及内源因素(ABA、活性氧等)的严格调控【1】。保卫细胞响应来自植物体内外的信号,相应地改变液泡膨压, 调节气孔的开度。植物激素、光照和水分调节保卫细胞液泡形态变化和气孔运动【2】。
        衔接蛋白AP3(adaptor protein 3)复合物参与高尔基体小泡的形成,并介导从高尔基体到液泡/溶酶体的选择性蛋白转运【3】。AP3M是异源四聚体形式的衔接蛋白AP3复合体的中亚基,在从高尔基体向液泡的蛋白转运过程中负责识别货物蛋白的酪氨酸信号。AP3复合物对植物的发育和各种细胞活动,尤其是液泡的正常功能至关重要【4,5】。微丝结合蛋白通过影响微丝骨架的动态变化也参与气孔闭合过程中液泡形态的改变【6】。然而,AP3与微丝的重组在调控气孔运动过程中的关系仍不清楚。
        本研究发现拟南芥衔接蛋白AP3M通过结合并切割微丝在液泡形态和气孔关闭中起着重要的作用。
       本研究发现,拟南芥缺失AP3M导致下胚轴表皮细胞中微丝状态改变、单根微丝被切割的频率降低和微丝寿命延长、保卫细胞中微丝随气孔关闭动态变化滞后、气孔关闭迟缓、叶表面温度降低以及离体叶片失水加速。体外高速离心共沉淀实验和原生质体共定位实验结果显示,AP3M通过其保守的232–256氨基酸片段直接结合微丝,其中246 S、250 L和251 S是其结合微丝的关键位点。体外高速离心共沉淀实验、微丝染色实验和全内反射荧光显微镜实验显示,AP3M具备微丝切割能力。荧光漂白恢复实验显示,AP3M与微丝的结合会影响SUC4转运到液泡膜上的效率。与ap-3m类似,AP3复合体的两个大亚基ap3d ap3b的双突变体和suc4突变体也表现出气孔关闭迟缓、叶表面温度降低和离体叶片失水加速的表型。
        研究结果表明,AP3M的F-actin结合域的突变在破坏了其F-actin结合活性,导致保卫细胞中液泡形态异常,并降低了液泡膜上SUC4的水平。AP3M的F-actin结合活性对于依赖于AP3的货物蛋白在液泡膜上精确定位和气孔闭合过程中保卫细胞液泡形态调节是必需的。
        综上所述, 本研究揭示了拟南芥的衔接蛋白AP3M能够结合并切割微丝,且AP3M与微丝的作用影响了其蛋白转运功能,导致液泡形态和动态的改变,参与调控气孔关闭。
        该项研究成果于2019年8月20日在线发表在PNAS (DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1901431116)。已毕业直博生郑文娜为第一作者,郭岩教授为通讯作者。参加该项研究的还包括:王向峰副教授、袁明教授,以及清华大学黄善金教授、蒋玉祥博士生。研究得到国家自然科学基金的资助。
参考文献:
【1】J. Qi et al., (2018) Reactive oxygen species signaling and stomatal movement in plant responses to drought stress and pathogen attack. J. Integr. Plant Biol. 60, 805–826
【2】C. Zhang, G. R. Hicks, N. V. Raikhel, (2014) Plant vacuole morphology and vacuolar trafficking. Front. Plant Sci. 5, 476
【3】C. R. Cowles, G. Odorizzi, G. S. Payne, S. D. Emr, (1997) The AP-3 adaptor complex is essential for cargo-selective transport to the yeast vacuole. Cell 91, 109–118
【4】E. Feraru et al., (2010) The AP-3 β adaptin mediates the biogenesis and function of lytic vacuoles in Arabidopsis. Plant Cell 22, 2812–2824
【5】M. Zwiewka et al., (2011) The AP-3 adaptor complex is required for vacuolar function in Arabidopsis. Cell Res. 21, 1711–1722
【6】X. Q. Gao, X. L. Wang, F. Ren, J. Chen, X. C. Wang, (2009) Dynamics of vacuoles and actin filaments in guard cells and their roles in stomatal movement. Plant Cell Environ. 32, 1108–1116