研究HOPS复合体亚基VPS41的生化特性及在植物早期发育中的作用
批准号:
32070193
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李瑞熙
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李瑞熙
中文摘要
HOPS复合体是真核生物中保守存在的多亚基栓系复合物。在酵母和动物细胞中,HOPS复合物亚基VPS41被上游小G蛋白招募到晚期内吞体上参与调控液泡融合。然而,VPS41在植物中是否具有保守的功能目前尚未知。我们前期研究表明,在模式植物拟南芥根部细胞中,VPS41定位于液泡膜和一类之前尚未报道过的无膜点状结构中。该无膜结构既能和液泡膜融合又能自我融合-分裂,与经典的相分离现象很相似。遗传学实验表明该无膜结构对植物早期发育至关重要,失去该结构导致植物苗期致死。我们前期研究也发现VPS41能与丝裂原蛋白激酶MPK6及上游激酶MKK4互作。在本项目开展过程中,我们将检测VPS41是否能在体外发生相分离并将深入研究VPS41与MKK-MPK激酶信号途径的关系及在植物早期发育中的作用。本项目研究将拓宽植物细胞生物学领域对内膜蛋白生化特征和生理学功能的理解,为后续农业生产奠定科学理论基础。
英文摘要
The HOPS (homotypic fusion and vacuole protein sorting) complex is a conserved, multi-subunit tethering complex present in eukaryotic cells. In yeast and mammalian cells, the HOPS subunit VPS41 is recruited to the late endosomes by upstream small GTPases and is essential for vacuole fusion. However, whether VPS41 plays the conserved roles in plant is not yet clear. Here, we demonstrate that in model plant Arabidopsis, VPS41 localizes to so-far uncharacterized membrane-less compartments in root cells in addition to its reported localization at tonoplast. The membrane-less puncta where VPS41 resides can fuse with the tonoplast and undergo self-fusion and split, similar to the classic phase separation phenomenon. Genetic experiments showed that the membrane-less puncta are essential for early plant development as the VPS41 truncated protein without forming the membrane-less structures failed to rescue the null mutant and resulted in seedling lethal. Our preliminary results also demonstrated that VPS41 specifically interacted with the mitogen activated protein kinase MPK6 and the upstream kinase MKK4. In this project, we will investigate whether VPS41 could undergo phase separation through in vitro experiments. We will further study the relationship between VPS41 and the MKK-MPK signaling pathway and its roles in plant early development. Our study will help understand the biochemical characteristics and physiological significance of the endomembrane proteins, and provide theoretical guidance for future agricultural applications.
本项目按计划执行,阐明了VPS41相分离形成无膜结构的分子机制以及在液泡分选和自噬体酸化成熟中的作用。研究结果揭示了内膜蛋白多聚化和相分离在推动内膜分选和细胞器形成中的重要作用。该项目研究在植物学领域首次报道依附于内膜系统的无膜结构,并建立了通过免疫电镜和光电交联电镜技术观察胞内无膜结构的实验方法(Plant Physiology 亮点评论);研究揭示了一条由无膜结构向圈状膜结构转化调控植物细胞自噬降解的全新细胞学机制(Developmental Cell 亮点评论)。. 以独立通讯作者身份发表三篇中科院一区论文(Plant Physiology,2022;Developmental Cell,2024;Autophagy,2024,均为第一标注), 一篇中科院二区论文(Current Opinion in Plant Biology,2023,第二标注)和一篇方法论文(Methods in Molecular Biology,2024);以共同通讯作者身份发表一篇中科院一区论文(Plant Cell,2024);研究内容正在申请一项国家发明专利,名称“VPS41蛋白在调控自噬体降解或提高植物抗逆性中的应用”,专利号:202310020949.7。培养研究助理教授1名,博士后1名,博士生2名和硕士生3名。
拟南芥retromer复合体亚基SNX1参与促分裂原激活蛋白激酶级联信号途径调控植物盐胁迫响应机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:李瑞熙
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依托单位:
探索拟南芥RabA2A GTP酶调控胞外分泌的生物学机制及其对病原卵菌侵染的防御机理
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批准号:2020A151501966
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2020
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负责人:李瑞熙
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依托单位:
探索RabA2A GTP酶调控PIN蛋白顶端极性膜定位的生物学机制
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批准号:31770306
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:李瑞熙
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依托单位:
国内基金
海外基金