2022年2月28日,Developmental Cell蛋黄酱
新浪网刊登了中国自然科学院北京分析生物化学自然科学研究院微生物与生物化学交叠自然科学研究服务中心石勒自然科学研究组与中国自然科学院大分子真菌自然科学优良技术创新服务中心真菌勇往直前微生物生物化学自然科学研究服务中心张蘅自然科学研究组合作的题为“Liquid-liquid phase separation of RBGD2/4 is required for heat stress resistance in Arabidopsis”的自然科学研究学术论文,阐明了两个激进的RNA紧密结合蛋白质RBGD2 (RNA-binding glycine-rich group D 2)和RBGD4透过独特的脯氨酸侦测器(Tyr residue array, TRA)形式介导蛋白液-固相分立(LLPS,liquid-liquid phase separation),进而达到增强thaliana机械性能的胰腺。有趣的是,thalianaRBGD2/4的人类同源蛋白为石勒自然科学研究组长期自然科学研究的hnRNPA1蛋白,hnRNPA1的液-固相转化与渐冻人症的发生密切相关。因此,来自相同亚种的同一家族蛋白可展现出截然相同的相分立/生物化学反应属性和能力,并对应相同的胰腺和病理毒性。这体现了蛋白相分立/生物化学蛋黄酱反应的高度复杂性与多样性,和在相同亚种中执行的相同机能活性。
低温是造成作物减产的主要勇往直前之一;随着全球气候变暖,极端低温天气更加频繁,热威逼对真菌生长和作物产量的影响愈发明显。作为固着微生物,真菌进化出了复杂的信号网络来感知环境温度的变化,并能透过多种途径响铃热威逼。例如,在mRNA水平上,热激mRNA因子HSFA1等能透过调控众多热积极响应基因的表达来提升机械性能。热威逼还能介导真菌造成高血糖微粒(stress granule)。高血糖微粒是线粒体响铃各种威逼的一种激进机制,
主要由翻译停滞的旅行者核苷糖蛋白(mRNP)组成,此前的自然科学研究表明蛋白质的液固相分立在高血糖微粒逐步形成李将重要作用,但蛋白质相分立与真菌机械性能之间的连系尚未有报道。
A. rbgd2/4基因型对热更敏感。B. RBGD2/4响铃热威逼时在细胞内逐步形成微粒状内部结构。C. 导管提纯的RBGD2/4蛋白在加热前提下逐步形成小胶体。
自然科学研究相关人员辨认出RBGD2或RBGD4变异后减少了thaliana热威逼后的生存率。恒定前提下,RBGD2/4蛋白质弥散的分布于细胞质和细胞核内;退火后,RBGD2/4在细胞内逐步形成静态的微粒状内部结构。提纯的RBGD2/4蛋白质可在导管受温度或溶液环境介导造成液固相分立,逐步形成静态的胶体状内部结构。自然科学研究相关人员进一步辨认出RBGD2/4低维数内部亚基(LCD,low-complexity domain)中脯氨酸侦测器(Tyr residue array, TRA)是驱动RBGD2/4液-固相分立的关键。变异TRA中一半或是全部脯氨酸导致RBGD2/4的导管相分立能力明显减少或缺失,真菌细胞高热威逼介导造成RBGD2/4微粒的数目明显减少或消失,并且转基因真菌表现出与rbgd2基因型相似的不耐火基因型。自然科学研究相关人员辨认出恒定前提下,RBGD2/4蛋黄酱蛋白质就与很多高血糖微粒混合物(如PAB2/4/8)存在相互作用,而退火明显增加了RBGD2/4紧密结合的蛋白质和旅行者RNA(mRNA)的数量,其中包括多个热积极响应mRNA本(如HSFA2,HSP70等)。
综上所述,该学术论文阐明了两个捷伊高血糖微粒蛋白质混合物RBGD2/4能透过其TRA积极响应热威逼发生液-固相分立,来参与真菌热威逼响铃,并建立了RNA紧密结合蛋白的相分立和其热抵抗机能的直接关系(图2),这为探索应真菌激微粒的微生物生物化学机能提供了捷伊自然科学研究对象,同时也为提升作物的机械性能提供了捷伊思路。
图2:RBGD2/4可能透过相分立招募特定mRNA本到高血糖微粒中去提升真菌机械性能中国自然科学院大分子真菌优良服务中心的在读博士生朱绍波和中国自然科学院北京分析生物化学自然科学研究院微生物与生物化学交叠自然科学研究服务中心的谷锦阁博士为学术论文的协力第一译者,石勒自然科学副研究员与张蘅自然科学副研究员为协力通讯译者,该自然科学研究得到了中国自然科学院战略先导专项,国家重点研发计划和国家自然自然科学基金委员会委,北京市科委等项目的资助。
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