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油菜团队揭示植物非特异性磷脂酶C4的定位机制
发布时间:2021-04-02

近日,Plant Journal“Acylation of nonspecific phospholipase C4 determines its function in plant response to phosphate deficiency”为题在线发表了油菜团队与美国密苏里大学圣路易斯分校/唐纳德丹佛斯植物科学中心的最新合作研究成果。

非特异性磷脂酶Cnon-specific phospholipase CNPC)是植物特有的一类磷脂酶家族,因其对底物没有特异性而得名。拟南芥有6NPC基因,研究表明,不同NPC在植物的生长发育和逆境响应过程中发挥着完全不同的作用,NPC功能上的差异可能由于它们的亚细胞定位不同造成的。NPC4NPC5氨基酸序列相似性达88%NPC4NPC5都不存在跨膜结构域,NPC5定位于胞质中,而NPC4则定位于细胞质膜,NPC4的细胞质膜定位机制仍然未知。

在该研究中,研究者分析发现NPC4C末端比NPC5多了17个氨基酸,对NPC4C末端进行截短,发现NPC4Δ17定位于细胞质中,表明NPC4蛋白质C末端17氨基酸对于其细胞质膜定位是必须的。进一步分析发现不同物种NPC4C末端序列存在一个保守的半胱氨酸(cysteinecys)位点,NPC4533位的半胱氨酸(Cys-533)进行点突变,发现NPC4C533A也定位于细胞质中,表明该位点Cys决定了其细胞质膜定位。Cys位点酰基化修饰是决定蛋白质亚细胞定位的一种重要方式,通过酰基化检测、体外酶活、质谱分析等鉴定到拟南芥NPC4Cys-533为棕榈酸酰基化修饰。进一步分析发现,定位于细胞质膜的油菜BnaC01.NPC4531位的半胱氨酸也受到了棕榈酸酰化修饰。为了研究NPC4的酰基化修饰是否是其水解细胞质膜脂筏中鞘脂的关键,研究者发现NPC4C533A的突变不影响其酶活,通过互补实验发现NPC4C533A无法回补npc4突变体在缺磷条件下鞘脂代谢的缺陷,这是由于NPC4C533A定位于细胞质中,无法水解细胞质膜脂筏中的鞘脂。以上结果表明,蛋白质C末端半胱氨酸的棕榈酸酰基化修饰导致NPC4定位于细胞质膜,进而决定了其在缺磷条件下参与膜脂重塑的功能。

博士研究生杨报为论文第一作者,郭亮教授和洪月云教授、美国密苏里大学圣路易斯分校/唐纳德丹佛斯植物科学中心王学敏教授为共同通讯作者。


审核人:郭亮

文链接:https://doi.org/10.1111/tpj.15260


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