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生物所橡膠樹膠乳定量蛋白質(zhì)組研究獲得重要進(jìn)展

作者：生物所來(lái)源：中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院日期：2019-07-01

　　近日，生物所王旭初博士及其研究團(tuán)隊(duì)在巴西橡膠樹膠乳定量蛋白質(zhì)組研究中獲得重要進(jìn)展，相關(guān)成果9月8日在線發(fā)表在Nature旗下期刊《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）上。
　　乙烯能夠極顯著促進(jìn)膠乳生產(chǎn)，但相關(guān)基因并沒(méi)有收到明顯誘導(dǎo)，這一直是困擾天然橡膠生物合成調(diào)控機(jī)制研究的一個(gè)謎。通過(guò)定量蛋白質(zhì)組DIGE和iTRAQ技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)首次繪制了巴西橡膠樹膠乳全蛋白2-D DIGE凝膠圖譜并通過(guò)高端生物質(zhì)譜鑒定到143個(gè)乙烯應(yīng)答蛋白（圖1），通過(guò)iTRAQ技術(shù)，獲得了1600個(gè)膠乳蛋白以及404個(gè)響應(yīng)乙烯刺激蛋白，進(jìn)而通過(guò)磷酸化蛋白質(zhì)組技術(shù)，鑒定了59個(gè)磷酸化膠乳蛋白質(zhì)。分析這些差異蛋白可能的生物學(xué)功能，并進(jìn)行了后續(xù)部分功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)乙烯刺激膠乳增產(chǎn)，主要在蛋白質(zhì)翻譯后修飾水平。

圖1 乙烯刺激前后巴西橡膠樹膠乳蛋白質(zhì)表達(dá)全譜及差異蛋白鑒定

　　研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乙烯刺激膠乳增產(chǎn)的調(diào)控機(jī)制主要在于三個(gè)方面：首先，乙烯刺激能夠明顯促進(jìn)膠乳中小橡膠粒子生成；其次，乙烯顯著抑制與橡膠粒子凝集過(guò)程調(diào)控的主要蛋白酶的表達(dá)，進(jìn)而抑制膠乳凝集，延長(zhǎng)流膠時(shí)間，促進(jìn)膠乳流出，從而提高了膠乳產(chǎn)量；再次，乙烯調(diào)控膠乳增產(chǎn)主要在蛋白質(zhì)水平，而不是分子調(diào)節(jié)水平，在此過(guò)程中，蛋白酶的翻譯后修飾特別是蛋白的磷酸化修飾起到關(guān)鍵作用。研究首次發(fā)現(xiàn)，在橡膠合成過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的REF和SRPP蛋白異構(gòu)體主要是在絲氨酸殘基上發(fā)生磷酸化修飾。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)首次構(gòu)建了蛋白質(zhì)在膠乳生物合成調(diào)控中的作用模式圖（圖2）。該研究成果首次揭示了蛋白翻譯后修飾在乙烯促進(jìn)天然橡膠合成過(guò)程中的新調(diào)控機(jī)制，對(duì)深入理解天然橡膠生物合成的蛋白質(zhì)調(diào)控機(jī)制和如何提高巴西橡膠樹膠乳產(chǎn)量提供了新的理論基礎(chǔ)，具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。