南农万建民院士Plant Cell发表新成果

　　

生物通报道：在真核生物中，外壳蛋白复合物II（COPII）介导新合成的蛋白质从内质网（ER）到其他内膜隔室运输的第一步。一组进化上高度保守的蛋白质（Sar1、Sec23、Sec24、Sec13和Sec31）构成了基本的COPII外壳机构；然而，COPII外壳装配是如何调节的细节，尚不清楚。

11月1日，来自南京农业大学和中国农科院作物科学研究所的研究人员，在国际著名植物学期刊《Plant Cell》发表一项研究，报道了一个水稻（Oryza sativa）蛋白质转运突变体，命名为gpa4，它积累了57 kDa的谷蛋白前体，并形成两种类型的ER衍生结构异常。

这项研究的通讯作者是南京农业大学农学院的万建民院士。万建民院士是水稻分子遗传与育种专家，1982年获南京农业大学农学专业学士学位，1985年获南京农业大学作物遗传育种硕士学位，1995年获日本京都大学农学博士学位。1996年任日本京都大学农学部特别研究员，1997.1-2001.1年任日本农林水产省农业研究中心研究员。1999年3月被教育部聘为首批“****奖励计划”特聘教授，2015年当选为中国工程院院士（2015年中国工程院院士增选结果名单）。万建民教授长期从事水稻优异基因挖掘和分子育种研究，在国内较早提出和初步实践了作物分子设计育种。先后主持国家863、国家自然科学基金等多项重大课题。在水稻籼粳交杂种优势利用基础研究、品质优异基因挖掘、抗病虫新基因挖掘和优质高产多抗粳稻新品种选育等方面取得重要进展。相关研究成果点击：中国农业科学院著名水稻专家Nature子刊发表新成果。

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稻米中含有大量的贮藏蛋白质，它是稻米中仅次于淀粉的第二大物质。其中谷蛋白是水稻种子中含量最高的贮藏蛋白，占种子总蛋白的60%以上，是稻米蛋白品质改良的首选目标。谷蛋白首先在胚乳细胞中内质网ER上以57-kDa前体的形式合成，经过复杂的囊泡运输，转运到蛋白质贮藏液泡(PSV)中，并进一步加工，形成成熟的谷蛋白。但我们对调控该过程的分子机制知之甚少。

万建民院士带领的研究小组通过大量筛选，获得了一系列的水稻谷蛋白前体异常积聚的突变体，其中一份命名为glutelin  precursor  accumulation4 (gpa4)。研究发现，该突变体积累谷蛋白57-kDa前体，并在发育胚乳细胞中形成两种ER衍生的非正常结构，显示谷蛋白的ER输出存在缺陷。GPA4编码一个进化上保守的膜蛋白GOT1B，该蛋白定位于与顺式高尔基体（cis-Golgi）相连的内质网输出位点ERESs（ER  exit  sites）。GOT1B通过与COPII（Coat  Protein  Complex  II）的组分Sec23c互作，调控COPII转运囊泡的形成，从而有助于植物细胞中谷蛋白正确的ER输出。本研究基本明确了GOT1B的功能，为探讨真核生物中COPII组装的调控提供了新的视角。

该研究成果是万建民院士课题组在《The Plant Cell》、《The Plant Journal》和《Molecular Plant》等相继报道OsVPE1、GPA1/Rab5a、GPA2/VPS9a、GPA3蛋白调控水稻谷蛋白剪切成熟/后高尔基体分选后，在阐述COPII介导的谷蛋白ER输出机制方面的又一重要进展，进一步丰富了人们对谷蛋白合成、分选、沉积分子网络途径的认识，为调控谷蛋白的含量组成、改良稻米品质奠定了理论基础。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
GOLGI TRANSPORT 1B Regulates Protein Export from Endoplasmic Reticulum in Rice Endosperm Cells
Abstract: Coat protein complex II (COPII) mediates the first step of anterograde transport of newly synthesized proteins from the endoplasmic reticulum (ER) to other endomembrane compartments in eukaryotes. A group of evolutionarily conserved proteins (Sar1, Sec23, Sec24, Sec13 and Sec31) constitutes the basic COPII coat machinery; however, the details of how the COPII coat assembly is regulated remain unclear. Here, we report a protein transport mutant of rice (Oryza sativa), named glutelin precursor accumulation4 (gpa4), which accumulates 57-kDa glutelin precursors, and forms two types of ER-derived abnormal structures. GPA4 encodes an evolutionarily conserved membrane protein GOT1B (also known as Glup2), homologous to the Saccharomyces cerevisiae GOT1p. The rice GOT1B protein co-localizes with Arabidopsis thaliana Sar1b at Golgi-associated ER exit sites (ERESs) when they are co-expressed in Nicotiana benthamiana. Moreover, GOT1B physically interacts with rice Sec23 and both proteins are present in the same complex(es) with rice Sar1b. The distribution of rice Sar1 in the endomembrane system, its association with rice Sec23c and the ERES organization pattern are significantly altered in the gpa4 mutant. Taken together, our results suggest that GOT1B plays an important role in mediating COPII vesicle formation at ERESs, thus facilitating anterograde transport of secretory proteins in plant cells.