玉米生长发育至关重要的蛋白降解分支途径获揭示|论文_新浪科技

本报讯（记者廖洋通讯员车慧卿）近日，山东大学教授李坤朋课题组在美国《国家科学院院刊》发表论文，揭示了内质网膜定位蛋白Membralin通过其他的相关作用，形成了一个内质网相关蛋白降解分支途径，对玉米植株生长发育至关重要。

内质网相关的蛋白降解在植物生长发育和环境适应中发挥重要作用。它主要通过清除错误折叠或未折叠蛋白，以及调控某些特定蛋白的数量，维持蛋白稳态。目前，至少两个经典的泛素连接酶HRD1和Doa10已被广泛研究。HRD1复合体主要负责内质网腔蛋白以及错误折叠区伸向内质网腔或跨膜域的膜蛋白的降解，而Doa10主要负责错误折叠区伸向细胞质的膜蛋白的降解。它们在酵母、哺乳动物和植物中发挥了类似功能，说明经典的内质网相关蛋白降解途径在真核生物中是高度保守的。

Membralin是一种保守的内质网蛋白，优先在中枢神经系统中积累，其功能障碍与阿尔茨海默病和肌萎缩侧索硬化等神经退行性疾病密切相关。Membralin功能缺陷会降低内质网相关蛋白降解底物的能力，促进运动神经元坏死，导致小鼠出生后不久死亡。在哺乳动物中，Membralin与泛素连接酶RNF185等组成了一个独立于经典的内质网相关蛋白降解复合物的分支，参与内质网膜蛋白的质量控制。然而，Membralin介导的内质网相关蛋白降解分支在植物中是否存在且发挥作用尚不清楚。

该研究以诱变获得的玉米窄叶和矮缩突变体nld1为材料，构建了定位群体，图位克隆了该突变体，等位测试和转基因互补明确了编码玉米Membralin蛋白。该突变体导致细胞数目减少，叶片和根系发育存在缺陷。值得注意的是，在该突变体中过表达拟南芥和小鼠Membralin基因，突变体的缺陷表型在很大程度上得到了恢复，说明Membralin在动植物中的功能高度保守。

研究表明，Membralin作为内质网相关的蛋白降解复合体的关键组分，通过靶向底物，在维持内质网稳态中发挥了重要作用。Membralin的缺乏或功能受损会导致持续的内质网胁迫和未折叠蛋白反应，从而诱发细胞的程序性死亡。Membralin在内质网相关的蛋白降解途径的一个重要分支中发挥作用，而这一分支途径以前在植物中未被识别。