Trends Plant Sci |中國農業大學發表細胞內膜系統蛋白質跨膜運輸的新方法

2021-03-01 水圈植物科學

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近日,中國農業大學植物生理與生化重點實驗室陳豔梅老師團隊在膜系統蛋白質組學研究領域取得重要突破。相關科研成果在Trends in Plant Science發表了題為「Organellar Proteomic Profiling to Analyze Membrane Trafficking Pathways」 的綜述論文。該論文就大規模分析細胞內膜系統間蛋白質運輸和交換的技術手段作了綜述。

真核細胞是由膜圍繞的多個細胞器構成的區室化結構。細胞膜的分隔形成多個相對獨立且有特定功能的細胞器,從而提高了細胞內生理生化反應的效率。細胞中蛋白質在內膜系統之間跨膜運輸和分選是個高度動態而又複雜有序的物流網絡。蛋白質跨膜運輸主要是通過高效精確的機制來調控不同蛋白質,由高爾基體通過形成不同的囊泡以不同的途徑被分選、轉運到特定的部位。然而,由於當前存在的技術障礙,人們對細胞內膜系統蛋白運輸認識相對匱乏,主要的障礙存在於:(1)傳統的生化技術是通過純化某一個特定的細胞器來實現,這類方法純化的蛋白質樣品很難避免來自其它細胞器蛋白的汙染;(2)針對參與分泌途徑、胞吞和胞吐等高度動態過程中的蛋白質無法精確定位,定量和檢測。因而,目前對於細胞內膜運輸系統的研究與了解只是冰山一角。Dynamic endomembrane organellar profiling提供了一種全新方法,該技術能一次性有效分離和檢測多個細胞器的蛋白組分;此外,還能檢測和定位在不同亞細胞器和膜系統之間移動的蛋白質,能有效分析參與囊泡運輸的組分蛋白如cargos,tethers和docking factors;克服了常規實驗室分離亞細胞器過程中的技術挑戰。通過把LOPIT方法、自由流電泳技術(FFE)與質譜技術相結合,Dynamic endomembrane organellar profiling能大規模定性和定量分析不同亞細胞器蛋白質;並能精確分離高爾基體不同組分如cis-Golgi,medial-Golgi和 trans-Golgi蛋白質。

Simplified workflow employed in proteomic characterization of endomembrane profiling

該論文闡述了Dynamic endomembrane organellar profiling的基本原理和實驗流程,並提出了提高該技術在膜蛋白運輸研究領域應用效率的具體方法。為進一步拓展到多維度熱點研究領域中提供了新思路。中國農業大學作為該論文的第一單位,陳豔梅老師為第一作者和通訊作者,澳大利亞墨爾本大學Joshua Heazlewood教授參與了該工作。該論文得到了國家自然科學基金項目的資助。

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信息來源:iPlants

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