植物肌醇原初功能研究获新进展

上一篇 / 下一篇  2011-09-01 21:21:25

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近日,北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室的瞿礼嘉教授实验室最新在线发表在《植物细胞》(Plant Cell)上的研究成果介绍植物肌醇原初功能的研究新进展。这项研究得到了化学学院赵美萍教授研究组的大力支持,是生命科学学院与化学学院科研合作的又一重要成果。

长期以来人们都知道,肌醇在动物细胞中是一种重要的调节性小分子,参与许多生理生化过程,包括信号传导和生物膜的合成等。植物细胞中也有肌醇分子,之前的研究发现,植物细胞中的肌醇分子参与了更加多样的过程,包括形成植酸等储存物质、调节植物细胞抗逆、促进种子脱水、修饰生长素、参与细胞壁组成等;但是,在这些众多的生物学过程中,肌醇分子最原初的功能到底是什么,一直是植物学界的一个未解之谜。

模式植物拟南芥基因组中有三个肌醇磷酸合酶(MIPS)编码基因,肌醇磷酸合酶控制的是肌醇合成的限速步骤;他们的实验首先证明这三个MIPS基因都是有功能的基因,它们都可以互补酵母相应基因的缺失突变体ino1。随后他们发现这三个基因在拟南芥胚胎发育过程中表现出各不相同的动态表达模式。进一步的遗传多突变体构建实验表明,mips1 mips2双突变体以及mips1 mips2 mips3三突变体是胚胎致死的,mips1 mips3 以及mips1 mips2+/- 双突变体表现出异常的胚胎发育。瞿教授实验室的研究还发现,这些多突变体胚胎中生长素的分布模式以及生长素运输蛋白PIN1的亚细胞定位都不正常;而mips1 mips3双突变体的膜运输也出现了异常。值得注意的是,如果在双突变体中过量表达磷脂酰肌醇合酶2基因,将有限的肌醇转化为膜系统所必需的磷脂酰肌醇,就可以在很大程度上减轻突变体的子叶和内膜系统缺陷。这些研究证明,植物细胞中肌醇的原初功能是作为底物合成磷脂酰肌醇以及磷脂酰肌醇磷酸,维持内膜系统的结构完整和运输功能;而内膜系统的结构完整和运输功能又直接影响生长素调控的植物胚胎发育过程。


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