植物叶绿体中运输的蛋白会随着叶绿体的“年龄”而出现差异
生物通,2012-10-31
来自台湾中央研究院分子生物学研究所的研究人员最新发现，植物叶绿体中运输的蛋白会随着叶绿体的“年龄”而出现差异，这推翻了此前普遍接受的观点，即这一过程与叶绿体存在时间无关，或者说这只是一种整体的上调或下调的蛋白形式。这一研究成果公布在10月30日的PLoS Biology杂志上。
领导这一研究的是中研院分子生物学研究所李秀敏教授，她主要从事叶绿体蛋白输入方向的研究。
早在许多年前，科学家们就已经知道基因表达会随着年龄的变化而变化，比如说，某些基因只在年轻生物机体中表达，而某些基因则只存在于年老生物机体中。然而迄今为止，科学家们普遍都认为发生在细胞内的蛋白质运输过程与细胞年龄并无关联。
李教授与她的同事分析了不同时间段的豌豆苗，发现进入叶绿体的蛋白可以分成三种类型——叶绿体是植物中的一种细胞器结构，能进行光合作用，一种倾向于进入非常稚嫩的叶绿体，第二种则没有特殊喜好，第三种则喜欢进入老化的叶绿体。
“关于在蛋白运输水平上的年龄相关调控，此前并未被分析，这主要是由于技术限制，”李教授解释说，“豌豆苗是进行此类研究的一个很好的模型，因为每株植物单个茎干上都有不同时间段的叶子，而且培育起来也很便宜。其他研究人员也利用了这一点，但是在当时能进行检测的蛋白非常有限。现在有了这么多基因组和蛋白分析的数据，我们就可以检测大量更多的蛋白，从而不仅能发现已有的调控，而且也能找到每种蛋白的调控差异。”
在发现了这种新调控机制之后，李教授研究组又尝试寻找调控年龄选择性的信号，他们发现，每个蛋白的年龄选择信号都定位于调控细胞器输入的信号肽中，他们还找到了一种信号肽结构域，这种结构域对于蛋白靶向老化的叶绿体是必需的。
“我们知道，信号肽特异性的一种细胞器蛋白应该是有针对性的，就像地址标签一样，”李教授说，“当我们发现它们也包含有我们发现的年龄选择性信息的时候，我们决定尝试找到这个‘代码’，这个‘代码’能指导蛋白首先选择老化的叶绿体，这样一个代码的存在意味着叶绿体信号肽并不仅仅只是地址标签，它们还包含有指示何时蛋白应该被运输的信息。”
这些研究结果对于选择性靶向蛋白进入老化组织也具有特殊意义，“我们相信，在其它生物，譬如人类身上的其它器官中可能也存在相同的调控机制，比如，也许存在信号肽结构域能帮助我们将特殊靶向的治疗性蛋白送入老化的心脏组织中。”
论文链接：Differential Age-Dependent Import Regulation by Signal Peptides
