稻米蛋白品質(zhì)形成分子機(jī)制被揭示

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)萬建民院士團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)權(quán)威刊物The Plant Cell在線出版了題為“GPA5encodes a Rab5a effector required for post-Golgi trafficking of rice storageproteins”的研究成果。該論文以中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所任玉龍副研究員、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)王益華教授、王云龍博士后和潘天博士為共同第一作者，萬建民院士為通訊作者。

稻米中含有大量儲(chǔ)藏蛋白，它是稻米中僅次于淀粉的第二大類營養(yǎng)物質(zhì)。水稻蛋白質(zhì)的含量和組成對(duì)稻米的品質(zhì)有著重要的影響。谷蛋白是稻米中含量最高的儲(chǔ)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(biāo)。在胚乳細(xì)胞中，谷蛋白首先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中以57kDa前體形式合成，然后經(jīng)由高爾基體以致密囊泡DV（Dense Vesicle）介導(dǎo)的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到蛋白儲(chǔ)藏液泡PSV（Protein Storagevacuole）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儲(chǔ)藏。但目前對(duì)DV囊泡介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程的分子調(diào)控機(jī)制還知之甚少。

萬建民院士團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(shí)GPA5編碼一個(gè)具有磷脂結(jié)合能力的植物特有調(diào)控因子。在胚乳細(xì)胞中，GPA5特異分布在致密囊泡外圍。亞細(xì)胞定位分析證實(shí)GPA5的膜定位依賴于前期鑒定的GPA1/Rab5a和GPA2/VPS9a。生化分析進(jìn)一步證實(shí)GPA5可特異與GPA1/Rab5a的激活態(tài)形式互作，表明GPA5可能是GPA1/Rab5a的效應(yīng)子（effector）。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，導(dǎo)致密囊泡與蛋白儲(chǔ)藏液泡的膜融合，以完成谷蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)。

萬建民院士團(tuán)隊(duì)以解析水稻谷蛋白合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和沉積的分子網(wǎng)絡(luò)途徑為目標(biāo)，長期致力于稻米蛋白品質(zhì)改良的分子遺傳基礎(chǔ)研究。本研究是該團(tuán)隊(duì)在The Plant Cell和Molecular Plant等雜志相繼報(bào)道GPA1/Rab5a、 GPA2/VPS9a、GPA3和GPA4/Got1B調(diào)控谷蛋白分選后，在稻米蛋白品質(zhì)形成的分子機(jī)理研究中取得的又一重要進(jìn)展，進(jìn)一步豐富了人們對(duì)谷蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)分子網(wǎng)絡(luò)途徑的認(rèn)識(shí)，為稻米蛋白品質(zhì)的改良奠定了理論基礎(chǔ)。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)、江蘇省杰出青年基金和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)自主創(chuàng)新重大專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

（來源：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)站）