研究發現尼克酸可逆甲酯化參與NAD在植物組織間的長距離運輸

NAD (尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸) 作為電子傳遞載體（輔酶）參與眾多的氧化還原反應，為廣大科研人員所熟知。NAD消耗酶的發現再次引起科研人員對其補救合成途徑研究的熱情。與哺乳動物中的NAD兩步補救合成途徑不同，其在陸生植物中是四步反應的Preiss-Handler途徑；同時植物中特異性存在多種尼克酸（nicotinate，NA）的衍生物（糖基化，甲基化等）。迄今為止，關於NA衍生物在植物代謝中的分子機制及其生理功能鮮有報道。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所王國棟研究組前期的研究表明，NA的O-位糖基化修飾可能保護植物細胞免受種子萌發過程中NA過度積累所造成的毒害，且NAOGT活性是在十字花科植物進化過程中才逐漸獲得，NAOGT活性的獲得為植物適應環境提供選擇優勢（Li et al., Plant Cell, 2015）；NA的N-甲基轉移酶（NANMT）是植物解毒NA的另外一種形式，NANMT活性的獲得可能是促成Preiss-Handler途徑在陸生植物基因組得以保留的一個重要原因（Li et al., Plant Physiol., 2017）。在最新的研究工作中，王國棟研究組發現一種新的尼克酸修飾——甲酯化（MeNA），可高效互補NAD從頭合成途徑突變體（ao-1和qs-1），說明MeNA可以在植物不同組織間長距離運輸並參與NAD生物合成。研究組進一步克隆了負責NA甲基化和MeNA去甲基化的基因，利用相關轉基因材料，結合穩定同位素標記和化學分析表明，NAD通過NA可逆的甲酯化修飾完成在受脅迫組織和非脅迫組織間的重新分配，進而提高植物對不同脅迫環境的適應性。該成果為進一步研究Preiss-Handler途徑如何對陸生植物在進化過程中提供的選擇優勢奠定基礎。

相關研究成果發表在Molecular Plant上，王國棟研究組博士吳然然、張鳳霞為共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金委、國家重點基礎研究發展計劃和植物基因組學國家重點實驗室的資助。

植物中可逆的尼克酸甲酯化參與NAD的長距離運輸

來源：中國科學院遺傳與發育生物學研究所

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