牛!西北農林科技大學1天在Nature子刊發表2篇論文,振奮人心!

2021-01-08 中國校園在線

2019年伊始，學校的「雙一流」建設迎來了振奮人心的好消息，1月22日，生命學院許曉東課題組、鬱飛課題組分別在國際著名期刊Nature Communications和Nature Plants在線發表了兩篇研究論文。

許曉東課題組在病毒中首次發現朊病毒

朊病毒（prion）是一類具有感染性的特殊蛋白，這種蛋白能將某種構象在同種蛋白甚至異種蛋白間傳遞，最終導致所有蛋白都發生變構。20世紀80年代科學家們在研究傳染性海綿狀腦病（transmissible spongiform encephalopathy, TSE）時發現了朊病毒的存在，美國生化學家Stanley Prusiner因發現朊病毒獲得了1997年的諾貝爾生理學或醫學獎。近40年來，科學家們陸續在動物、植物、真菌和細菌中發現了朊病毒。但是，作為自然界中數量巨大、種類繁多的生命形式，病毒中是否存在朊病毒一直不為人所知。

近日，Nature Communications雜誌在線發表了我校生命科學學院分子病毒學實驗室題為「A viral expression factor behaves as a prion」的研究論文。2016屆碩士研究生南昊為該論文第一作者，許曉東副教授為通訊作者，陳紅英教授和英國肯特大學Mick Tuite教授為共同作者。

聚集態的LEF-10阻止了病毒的增殖

許曉東副教授在研究杆狀病毒表達因子LEF-10時發現，該蛋白具有不同尋常的聚集行為，這種現象與朊病毒十分類似。在酵母鑑定系統中，LEF-10表現出了典型的朊病毒特徵。而在病毒感染的昆蟲細胞中，高表達的LEF-10可以從可溶態轉變成聚集態，進而調控病毒的增殖。這些結果表明，LEF-10是一個病毒編碼的朊病毒。該發現解釋了生物製品工業的一個困惑，即接種杆狀病毒的數量與外源蛋白產量缺乏相關性。另外，人們很早就發現皰疹病毒感染與阿爾茲海默病具有某種聯繫；既然病毒可以編碼朊病毒，那麼這種聯繫的中間環節很可能是皰疹病毒編碼的朊病毒；這或許為老年痴呆病的防治帶來一線曙光。

受限於朊病毒的預測和鑑定手段，2016年以前，人們對朊病毒的認識局限於動物界和真菌界，2016年麻省理工學院的Susan Lindquist院士課題組在PNAS上報導了第一個在植物中發現的朊病毒，2017年哈佛大學的科學家們在Science上報導了第一個在細菌中發現的朊病毒。我校的該項研究，將朊病毒存在的範圍拓展到生命形式的最後一個領域——病毒界。至此，「朊病毒廣泛存在」假說終於得到了確證。這是一項可以寫進教科書的發現，表明我校在朊病毒領域的研究處於世界前沿。

該研究得到我校引進人才啟動經費的資助。

鬱飛課題組揭示植物衰老調控的新機制

衰老是有機體包括植物，生長發育和世代交替的重要生物學過程。在植物特別是作物衰老過程中，伴隨著葉片等營養器官的黃化和衰老，碳、氮等營養物質進行從「源」（葉等光合器官）到「庫」（種子等貯藏器官）的徵調和轉運。因此，高等植物葉片衰老的啟動和進程對種子發育至關重要，是影響作物產量和果實品質的關鍵因素。

近日，西北農林科技大學生命科學學院和旱區作物逆境生物學國家重點實驗室鬱飛教授研究團隊在國際植物科學期刊Nature Plants以長文形式（article）在線發表了題為「Noncanonical ATG8-ABS3 interaction controls senescence in plants」的研究論文。該論文揭示了ATG8以不依賴於自噬途徑的方式與ABS3亞家族MATE轉運蛋白互作控制植物衰老的分子途徑，這也是植物中首次發現ATG8蛋白獨立於自噬途徑的新功能，同時這一途徑在模式植物擬南芥和主要糧食作物小麥中以保守的方式發揮作用，為未來人工調控作物衰老進程提供了重要的理論支撐。

ABS3 subfamily MATEs control senescence independent of canonical autophagy.

該研究利用碳缺乏誘導植物衰老研究體系，發現ABS3亞家族MATE轉運蛋白促進植物葉片衰老和蛋白質降解，ABS3亞家族MATE基因的四重和六重缺失突變體對碳缺乏誘導的植物衰老表現出極強的抗性。MATE基因的四重突變體能夠抑制自噬缺陷突變體在碳缺乏脅迫下的早衰表型，表明自噬缺陷時，衰老過程啟動和進程依賴於ABS3亞家族MATE蛋白的功能。有趣的是，ABS3亞家族MATE蛋白在晚期內體上與自噬途徑的關鍵蛋白ATG8相互作用，ATG8-ABS3互作是ABS3促進衰老和蛋白質降解的前提條件，但這一互作並不依賴於自噬途徑或ATG8蛋白C端的切割和脂化，代表了ATG8的一個不依賴於自噬途徑的新功能。對小麥ABS3和ATG8同源蛋白的研究發現ATG8-ABS3互作調控衰老的範式在雙子葉和單子葉植物中保守。基於這些發現，該研究提出了ABS3介導的促進衰老的途徑與抑制衰老的自噬途徑共享ATG8，這兩個途徑的平衡協同調控植物衰老進程的模型。

Model for the ATG8-ABS3 interaction in controlling senescence in plants.

西北農林科技大學生命科學學院博士生賈敏、青年教師劉夏燕為該論文的共同第一作者，鬱飛教授為該論文的通訊作者。哈佛大學醫學院Jen Sheen教授實驗室也參與了該研究。該研究工作得到了國家自然科學基金和西北農林科技大學「雙一流」旱區作物與逆境生物學學科群和青年英才計劃的資助。

來 源：西北農林科技大學新聞網 網絡編輯：黃承剛 責任編輯：王 婷 終 審：郭建東

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