拟南芥MAG2蛋白的功能分析

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从内质网转运囊泡到中央溶解液泡或者蛋白贮藏囊泡是植物中的一个主要的囊泡运输途径。囊泡运输需要SNARE复合体介导膜的融合。最近的研究表明,募集复合体对于内膜运输非常关键,推测它在运输囊泡和靶标膜的最初靠近过程中起作用。拟南芥MAG2蛋白是酵母Dsllp复合体TIP20亚基和哺乳动物syntaxin 18复合体RINT-1亚基的同源蛋白,参与在内质网和高尔基体之间贮藏蛋白前体的运输。文献报道囊泡运输参与调控非生物胁迫耐受。本文通过分析mag2突变体的根长、叶绿素含量、种子萌发和幼苗建成发现,该突变体对盐胁迫、渗透胁迫以及ABA、糖和GA生物合成抑制剂PAC处理非常敏感。对拟南芥中mag2的同源基因mag2l的突变体分析,结果表明其种子萌发和幼苗建成对渗透胁迫耐受。在mag2突变体中,许多胁迫响应基因,ABA生物合成以及ABA信号传导相关基因被上调或者下调。另外,mag2突变导致在种子萌发和幼苗建成时期植物基本热耐受能力丧失,但是在热激处理后,mag2l突变体没有显著的表型。拟南芥ZW10蛋白和酵母Dsllp蛋白与哺乳动物ZW10蛋白是同源蛋白。本文结果表明mag2和zw10突变体的种子萌发和幼苗建成对DTT处理非常敏感。通过GUS染色发现,不论是在DTT处理组还是在对照组,mag2和zw10突变体中BiP2的表达量远高于在野生型和mag2l突变体中的表达量。通过酵母双杂交实验证明MAG2蛋白可以和ZW10蛋白的中间部分ZW10CR(304-540)互作。在不同的植物组织以及ABA, GA和乙烯突变体中,mag2、mag21、Atzw10、AtSec20、AtUfel和AtSec39的表达模式非常类似。结合Li et al. (2006,2009)关于蛋白互作的结果,我们推测在拟南芥中也存在类似于酵母Dsllp复合体和哺乳动物syntaxin 18复合体的募集复合体。利用瞬时表达分析亚细胞定位发现,MAG2和MAG2L蛋白主要定位于内质网和一些点状结构。MAG2和MAG2L蛋白的亚细胞定位主要是由TIP20结构域决定的。Sec20主要分布于内质网上。瞬时表达内质网Marker发现,mag2、mag2l、zw10和sec20突变不影响内质网的结构完整性,即使在NaCl, Mannitol或BFA处理下,内质网的形态也没有发生变化。瞬时表达内质网到液泡的Marker发现,mag2、mag2l、zw10和sec20突变不影响内质网到液泡的正向运输。共聚焦显微镜观察带有内质网到外质体的Marker转基因植株发现,mag2突变不影响内质网到外质体的正向运输。我们的实验结果间接的证明mag2突变主要影响高尔基体到内质网的逆行运输。本论文结果表明,MAG2除了在内膜系统运输中发挥作用外,还在植物对非生物胁迫和内质网胁迫的适应过程中发挥重要作用。MAG2参与非生物胁迫和内质网胁迫的应答也表明,膜融合或囊泡运输在植物对胁迫适应过程有重要功能。
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