張立新團隊發現液液相轉換驅動葉綠體內蛋白分選

2021-01-09 科學網

張立新團隊發現液液相轉換驅動葉綠體內蛋白分選

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/3/13 13:05:09

 

中國科學院植物研究所張立新團隊發現，液液相轉換驅動葉綠體內蛋白分選。相關論文於2020年3月12日在線發表於國際學術期刊《細胞》。

研究人員確定了兩個擬南芥錨定蛋白重複蛋白STT1和STT2，它們專門介導葉綠體雙精氨酸易位（cpTat）途徑的蛋白到類囊體膜的分選。

 

STT1和STT2通過其C末端錨定蛋白結構域的相互作用形成獨特的異二聚體。cpTat底物與STT複合物N端固有無序區的結合引起液-液相分離。

 

STT低聚物的多價性質對於相分離至關重要。STT-Hcf106相互作用能夠逆轉相分離，並有助於貨物蛋白靶向和跨類囊體膜轉運。

 

因此，相分離液滴的形成是葉綠體內蛋白分選的新機制。這些發現突出了相分離調節細胞器生成的保守機制。

 

據介紹，在真核細胞中，細胞器的產生對於細胞功能和細胞存活至關重要。光合作用能夠把二氧化碳和水合成為有機物，並放出氧氣。

 

葉綠體是植物光合作用場所，具有複雜內部膜網絡。葉綠體是由光合細菌共生演變而來的，在光合作用及其他多種重要生理過程中發揮著關鍵性的作用。

 

葉綠體具有半自主性，95%葉綠體蛋白是由核基因編碼的，在胞質中合成為前體後，通過葉綠體外被膜和內被膜上的轉運通道將蛋白質轉入葉綠體的不同區域才能使葉綠體行使光合功能。

 

然而，核內編碼的葉綠體蛋白如何跨過擁擠的基質遷移到類囊體膜，並精確地靶定到特異性類囊體膜複合物的分子機制尚不清楚。

 

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張立新

，中國科學院植物研究所研究員。

主要研究工作：1.光合膜複合物生成和降解的分子機理。從突變體篩選和蛋白質互作等方法篩選光合膜複合物生成和降解的調控因子，研究重要調控蛋白的作用方式和作用機制，進而闡釋其相互作用的調控機理。2.質核信號轉導機理。研究葉綠體與細胞核之間信號傳導的本質，以及葉綠體信號調控光合作用的分子機理，並探討質核信號在植物生長發育中作用。（據中國科學院植物研究所網站）

 

附：英文原文

Title: Liquid-Liquid Phase Transition Drives Intra-chloroplast Cargo Sorting

Author: Min Ouyang, Xiaoyi Li, Jing Zhang, Peiqiang Feng, Hua Pu, Lingxi Kong, Zechen Bai, Liwei Rong, Xiumei Xu, Wei Chi, Qiang Wang, Fan Chen, Congming Lu, Jianren Shen, Lixin Zhang

Issue&Volume: 2020-03-12

Abstract: In eukaryotic cells, organelle biogenesis is pivotal for cellular function and cellsurvival. Chloroplasts are unique organelles with a complex internal membrane network.The mechanisms of the migration of imported nuclear-encoded chloroplast proteins acrossthe crowded stroma to thylakoid membranes are less understood. Here, we identifiedtwo Arabidopsis ankyrin-repeat proteins, STT1 and STT2, that specifically mediate sorting of chloroplasttwin arginine translocation (cpTat) pathway proteins to thylakoid membranes. STT1and STT2 form a unique hetero-dimer through interaction of their C-terminal ankyrindomains. Binding of cpTat substrate by N-terminal intrinsically disordered regionsof STT complex induces liquid-liquid phase separation. The multivalent nature of STToligomer is critical for phase separation. STT-Hcf106 interactions reverse phase separationand facilitate cargo targeting and translocation across thylakoid membranes. Thus,the formation of phase-separated droplets emerges as a novel mechanism of intra-chloroplastcargo sorting. Our findings highlight a conserved mechanism of phase separation inregulating organelle biogenesis.

DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.045

Source: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30222-1

Cell：《細胞》，創刊於1974年。隸屬於細胞出版社，最新IF：36.216

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