研究發現影響水稻穀蛋白在內質網聚集的保守基序

谷蛋白是水稻種子中的主要貯藏蛋白，其含量、分布及貯藏形式直接影響稻米的營養、食味和加工品質。谷蛋白首先在內質網中以前體的形式合成，在分子伴侶幫助下正確摺疊，形成三聚體由內質網運出，隨後通過囊泡運輸，最終轉運到蛋白質貯藏液泡中，形成蛋白體（PB）II。目前對谷蛋白胞內轉運機理的研究主要集中在調控因子上，而對於谷蛋白自身所含影響其摺疊、聚集和運輸的關鍵因子研究尚少見報道。

中國科學院植物研究所曲樂慶課題組與日本九州大學教授熊丸合作，從水稻突變體庫中篩選獲得了一個谷蛋白前體異常累積的突變體。研究人員通過細胞學實驗發現，該突變體中谷蛋白滯留在內質網，與醇溶蛋白混在一起，破壞了PBI的結構。序列分析結果發現，該突變體表型是由於谷蛋白GluA2基因發生了一個點突變，導致剪切位點前移，其編碼的蛋白缺失9個氨基酸造成的。由於LVYIIQGRG基序在所有的谷蛋白中高度保守，任何一個氨基酸缺失均導致谷蛋白前體滯留在內質網中，其溶解特性發生顯著改變。進一步研究表明，該保守基序決定谷蛋白前體在內質網的摺疊和三聚體的正確形成，繼而調控其由內質網運出。研究人員還發現，分子內二硫鍵雖然影響谷蛋白前體在內質網中的摺疊，但不影響其三聚體的形成。

該研究為闡明水稻貯藏蛋白胞內轉運調控機理提供了新的認識。成果於近日在線發表於國際學術期刊Journal of Experimental Botany。曲樂慶研究組助理研究員田麗宏為論文第一作者，曲樂慶為通訊作者。該研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金項目的資助。

保守結構域決定水稻穀蛋白前體在ER中的聚集和胞內轉運

來源：中國科學院植物研究所

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