PLoS Pathogens:农科院植保所王国梁研究组揭示水稻程序性细胞死亡

摘要 : 2017年1月12日，国际微生物学知名期刊《PLOS Pathogens》在线发表了中国农业科学院植物保护研究所王国梁研究员团队的一篇研究论文

2017年1月12日，国际微生物学知名期刊《PLOS Pathogens》在线发表了中国农业科学院植物保护研究所王国梁研究员团队的一篇研究论文，研究通过图位克隆方法鉴定到1个负调控水稻程序性细胞死亡的DRP类蛋白，揭示了该蛋白通过调控水稻细胞色素c从线粒体的释放而控制细胞程序性死亡发生的新机制。湖南农业大学联合培养博士研究生李智强和中国农科院植保所丁波副研究员是文章的共同第一作者，王国梁研究员与丁波副研究员为文章通讯作者，周雪平教授为文章的共同作者。

据悉，动植物中普遍存在的程序性细胞死亡(Programmed Cell Death, PCD)是生物体自我调节细胞存亡的典型形式，在生长发育与生物或非生物胁迫过程中起重要作用。植物中假病斑突变是在没有外来病原物侵染情况下细胞自发形成的程序性细胞死亡，这种遗传学上的突变会带来抗性相关基因的诱导表达和植物对病虫害的抗性增强。对假病斑发生与形成机制进行深入研究，对了解植物程序性细胞死亡分子机制、植物抗性机理与信号传导都具有重要的指导作用，同时可为选育植物抗性新材料提供分子依据与遗传材料。

该研究对在水稻组织培养过程中得到的1个水稻假病斑突变体dj-lm进行了遗传、生化和细胞生物学分析。该突变体从苗期到水稻成熟全生育期均呈假病斑表型，植株的抗病性增强，并伴有明显的活性氧簇产生。利用图位克隆方法成功克隆了控制该假病斑表型的基因OsDRP1E，发现OsDRP1E的E409V点突变导致细胞死亡。进一步的功能分析表明，OsDRP1E的E409V突变影响其鸟苷三磷酸酶活性、线粒体定位的丢失和细胞色素c的不正常释放。本研究首次在水稻中发现细胞色素c从线粒体的释放调控程序性细胞死亡的现象，为进一步深入了解DRP类蛋白参与程序性细胞死亡分子机制与水稻抗病反应信号传导奠定了重要基础。


原文链接：

The Rice Dynamin-Related Protein OsDRP1E Negatively Regulates Programmed Cell Death by Controlling the Release of Cytochrome c from Mitochondria

原文摘要：

Programmed cell death (PCD) mediated by mitochondrial processes has emerged as an important mechanism for plant development and responses to abiotic and biotic stress. However, the role of translocation of cytochrome c from the mitochondria to the cytosol during PCD remains unclear. Here, we demonstrate that the rice dynamin-related protein 1E (OsDRP1E) negatively regulates PCD by controlling mitochondrial structure and cytochrome crelease. We used a map-based cloning strategy to isolate OsDRP1E from the lesion mimic mutant dj-lm and confirmed that the E409V mutation in OsDRP1E causes spontaneous cell death in rice. Pathogen inoculation showed that dj-lm significantly enhances resistance to fungal and bacterial pathogens. functional analysis of the E409V mutation showed that the mutant protein impairs OsDRP1E self-association and formation of a higher-order complex; this in turn reduces the GTPase activity of OsDRP1E. Furthermore, confocal microscopy showed that the E409V mutation impairs localization of OsDRP1E to the mitochondria. The E409V mutation significantly affects the morphogenesis of cristae in the mitochondria and causes the abnormal release of cytochrome c from the mitochondria into the cytoplasm. Taken together, our results demonstrate that the mitochondria-localized protein OsDRP1E functions as a negative regulator of cytochrome c release and PCD in plants.

doi:10.1371/journal.ppat.1006157

作者：王国梁

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