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美国科学院院刊(PNAS)再次刊登我校化科院黄晓华课题组文章——破解稀土(REEs)怎么激活植物胞吞效果

元素周期表中17种REEs,因其在工农业、国防和医药等范畴广泛应用进入生态系统,成为生物体非必需微量元素。百余年来,因缺少REEs细胞行为直接可视化及学科穿插探求技能及战略,REEs生物(特别动、植物)效应的细胞学机制提醒,被公认是化学、生物等多学科穿插范畴的共性难题。其间,植物存在细胞壁及细胞质膜外较强酸性环境,更难完结REEs细胞行为可视化与机制提醒。2014年黄晓华课题组初次使用REEs放射自显影等多学科穿插技能研讨发现:REEs能打破叶胞吞慵懒的进化规矩而激活叶细胞胞吞效果,并致REEs被内化(至细胞内)(PNAS,2014,111,12936),但REEs怎么激活植物胞吞效果依然无法破解。胞吞效果,包含网格蛋白介导的胞吞效果(CME),是真核生物(动物、植物等)的根本细胞进程。如,经过内化细胞外的货品(Cargoes),CME在细胞信号、细胞分裂、细胞运动等多种细胞进程中起重要效果。因而,人们对货品的辨认机理、CME机制及其进程进行了广泛研讨。细胞外的货品被认为是经过跨膜受体来挑选(辨认),跨膜受体结合细胞内的联接蛋白来发动胞吞效果。但是,怎么挑选货品进行胞吞效果依然很难确认,特别怎么完结货品的可视化及发现新货品,被认为是亟待破解的难题。

近来,Online Casino黄晓华课题组在国家自然科学基金项目(同意号:21371100, 21501068和31170477)等赞助下,与北京大学邓兴隆教授、加州大学河岸分校杨贞标教授等研讨人员协作,提醒植物细胞中REEs的靶分子即排泄型阿拉伯半乳糖蛋白(AGPs)扮演跨膜受体激活植物胞吞效果的机制。研讨成果以“Arabinogalactan protein–rare earth element complexes activate plant endocytosis”为题,在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS《美国科学院院刊》)上在线宣布。论文链接:https://www.pnas.org/content/early/2019/06/24/1902532116.full.pdf

在该项研讨中,研讨人员以La(III)和拟南芥分别为REEs和植物代表,将REEs放射自显影技能、免疫细胞化学办法、超高分辩显微技能、遗传学手法、核算化学、生物信息学、化学生物学等穿插学科研讨技能和办法组合,初次完结了胞吞效果研讨进程中要害分子[如La(III)及其靶分子、细胞外货品、受体及其联接蛋白]的细胞行为直接可视化,提醒了叶细胞中La(III)的靶分子,即被细胞质膜外表糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定在质膜外AGPs,发动CME的新机制(图)。其间,研讨发现:1)细胞外的新货品是La(III)、AGPs或它们的合作物;2)作为La(III)靶分子的AGPs既是细胞外货品受体,也是La(III)内化的货运蛋白;3)AGPs发动的胞吞进程为:被GPI锚在质膜外的AGPs→与La(III)构成合作物→从GPI锚定态到跨膜态(至质膜内)→结合细胞内的联接蛋白(AP2)构成复合物→招募网格蛋白(Clathrin)至质膜内侧→与Clathrin构成复合物→发动CME;4)扮演跨膜受体发动CME的排泄型蛋白AGPs,是含有跨膜结构域的同源蛋白。此外,依靠AGPs活化的胞吞效果,也发生在La(III)效果的人体细胞中(因人体所必需的AGPs无法本身组成而首要来源于食用植物)。

生命科学研讨显现,AGPs在生物体(如细胞分裂、胚胎发育等许多进程)中扮演重要效果,但迄今未见任何AGPs与胞吞效果相关的报导。一起,细胞生物学研讨最广泛且已清楚的是,发动生物体CME的蛋白为细胞质膜上跨膜受体蛋白。因而,该项研讨不只破解REEs怎么激活叶细胞胞吞效果,且确认排泄型蛋白AGPs能作为CME货品受体发挥跨膜受体蛋白的功用,然后挑战了现在细胞外货品内吞效果的范式;同为说明CME激活机制、AGPs生物学功用及REEs植物效应机理,供给了非常重要的理论与试验根底。

该项研讨,历时5年完结。化学与资料科学学院博士后王丽红(现为江南大学副教授)、博士研讨生程梦竹和博士后杨清为论文的一起榜首作者,Online Casino黄晓华教授和北京大学邓兴隆教授为一起通讯作者。

图REEs叶细胞靶分子—AGPs发动CME的新机

化学与资料科学学院稿

  • 更新时刻

    2019年06月27日

  • 阅览量

  • 供稿

    化科院

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