Science | 抗逆突破！泛素化介導葉綠體蛋白降解新途徑
葉綠體是為植物提供能量來源的重要細胞器。植物葉綠體內部蛋白的周轉通過原核生物類型的蛋白酶（proteases）調節，而外膜蛋白則由葉綠體中的E3連接酶SP1介導的泛素-蛋白酶體系統降解，用于響應發育和環境的信號，然而目前為止對于其中的機制尚不清楚。
2019年2月22日，Science 雜志發表了英國牛津大學植物系Paul Jarvis教授團隊研究成果“Ubiquitin-dependent chloroplast-associated protein degradation in plants”，他們發現了一個新的負責降解外膜蛋白的葉綠體蛋白降解系統- CHLORAD (chloroplast-associated protein degradation)。
Ubiquitin-dependent chloroplast-associated protein degradation in plants
Science. 2019 Feb 22;363(6429).
IF=41.058
論文鏈接：
https://science.sciencemag.org/content/363/6429/eaav4467
研究人員利用正向遺傳學篩選和蛋白組學分析發現了兩個重要組分（SP2和CDC48），它們協同工作并負責對底物的逆向轉運，以便底物被胞質中的蛋白酶體降解。具體而言（圖1），SP1 E3連接酶指導靶標蛋白的泛素化（Ub）。SP2和CDC48蛋白質中間體靶向逆向轉運至胞質溶膠，分別為該過程提供導管和驅動力。釋放到胞質溶膠后，靶標蛋白被26S蛋白酶體降解（26SP）。
圖1. 泛素化依賴的葉綠體相關蛋白質降解示意圖
這是首次報道的系統性地從葉綠體輸出個體蛋白的生化途徑，而且不同于以往報道的蛋白轉運過程（由胞質向葉綠體的蛋白轉運），它是逆向進行的。 此外，該項研究人員還發現，通過操控CHLORAD途徑可以改變植物對逆境的耐受性，表明CHLORAD參與調控植物逆境反應。因此，該研究結果可為提升作物抗逆性能提供新的理論基礎，意義重大。
小編語
近些年，植物抗逆研究領域有越來越多的研究借助組學技術作為發現新調控機制的突破口，比如，本文在尋找調控TOC復合體的組分的過程中，就借助了蛋白組學技術。此外，該機制研究還充分說明了泛素化-蛋白酶體降解在植物抗逆中的重要作用，而利用修飾組學進行植物抗逆研究也是發文“亮點”。
具體請參考：
再談經典——Nature Genetics：泛素化修飾與脅迫
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