植物细胞网格蛋白介导的内吞与外吐的稳态调控机理研究

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基本信息

  • 批准号:
    91754104
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Clalthrin-mediated endocytosis (CME) and exocytosis, a major mode for membrane protein trafficking in eukaryotic cells, directly regulate many important cellular processes including secretion and uptake of intra- and extracellular materials, abundance of important plasma membrane (PM) proteins, and transduction of intra- and extracellular signals. It is well known that endocytosis and exocytosis are two tightly coupling regulation processes, which is critical for cell division, differentiation, and growth. In plant cells, clathrin predominantly localizes at the PM and trans-Golgi network/early endosome (TGN/EE). Clathrin recruitment to the PM is synergistically mediated by PM-localized adaptor protein 2 (AP2) and TPLATE complex (TPC), whereas its recruitment to the TGN/EE is mediated by TGN/EE-localized AP1 complex. However, whether a coupling regulation mechanism between CME and exocytosis operates in plant cells is largely unknown so far. This proposal will use genetic and pharmacological strategies to selectively interfere with Arabidopsis AP2/TPC-mediated endocytosis and AP1-mediated exocytosis and consequently reveal a coupling regulation mechanism underlying CME from the PM and exocytosis from the TGN/EE in plant cells. These studies will primarily elucidate the coupling regulation mechanism between CME and exocytosis in plants, which provides a novel mechanism for the interaction network of the PM and intracellular organelles in eukaryotic cells and also provide new insights into key scientific issues of this major research project.
网格蛋白介导的内吞与外吐是真核细胞膜蛋白运输的最主要方式之一,直接调控胞内外物质的分泌与吸收、重要质膜蛋白的丰度和胞内外信号的传递等重要细胞生物学过程。动物细胞质膜内吞与外吐是两个紧密偶联调控的过程,对细胞分裂分化与生长具有重要生物学意义。植物细胞网格蛋白主要定位于质膜和反式高尔基网络结构/早期内体(TGN/EE),其招募分别由质膜定位的接头蛋白AP2/TPC和TGN/EE定位的AP1介导完成,但至今仍不清楚植物细胞质膜内吞与外吐之间是否存在互作调控机制。本申请项目运用遗传学和药理学方法选择性地干涉拟南芥AP2/TPC介导的内吞和AP1介导的外吐途径从而剖析植物细胞质膜内吞与TGN/EE外吐之间的互作调控机理,初步阐明植物网格蛋白介导的内吞与外吐途径之间的互作调控机理,为解析真核细胞质膜与胞内细胞器之间的互作网络提供新的互作机制,为本重大研究计划的核心科学问题提供新的观点与见解。

结项摘要

网格蛋白介导的内吞与外吐是胞内外物质的吸收和分泌、重要质膜蛋白丰度调控和胞内外细胞信号传递的重要途径,是真核细胞生长发育的重要调控机制之一。虽然动物细胞中内吞与外吐之间的紧密偶联调控已较为清楚,但植物细胞内吞与外吐是否存在调控关系仍缺乏证据。因此,深入开展研究植物网格蛋白介导的内吞与外吐之间的分子调控机理研究具有重要的科学意义。在本项目的资助下,目前已获得以下主要研究结果:(1)初步阐明了AP-1介导的外吐对网格蛋白介导的内吞的影响。活细胞成像分析表明,AP-1功能缺失抑制质膜蛋白PIN2的内吞和内吞示踪染料FM4-64的吸收,为进一步剖析外吐调控网格蛋白介导的内吞过程提供了细胞学证据;(2)分析了AP-1功能破坏对网格蛋白、接头蛋白AP-2和TPC质膜招募的影响。利用激光共聚焦显微镜、免疫定位和TIRF活细胞成像技术分析结果显示,AP-1亚基敲除导致网格蛋白、AP-2和TPC质膜招募受抑制,从而在分子水平上剖析了AP-1介导的外吐如何调控网格蛋白介导的内吞的分子机理;(3)破坏网格蛋白介导的内吞,质膜蛋白PIN2的质膜重回收被抑制。同时,分泌蛋白标记Sec-GFP在胞内信号积累显著增加。这些分析结果表明,网格蛋白介导的内吞参与调控质膜蛋白重回收和分泌过程;(4)活细胞成像和Western blotting分析表明,ap-2和tpc突变体中AP-1在TGN/EE的招募被抑制,初步阐明网格蛋白介导的内吞调控外吐的分子机理。以上实验结果证明植物细胞中网格蛋白介导的内吞和外吐途径之间存在协同调控现象,对进一步理解网格蛋白介导的PIN内吞与外吐在生长素极性运输的分子机理具有重要的科学意义,为深入研究真核生物细胞质膜与胞内细胞器之间的互作网络提供新的互作机制。.受本项目资助下,已发表学术论文SCI刊物3篇,另有1篇Plant cell稿件已修回。培养研究生8人,正在培养19人。国际或全国性学术会议作报告1次。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Overexpression of the Tibetan Plateau annual wild barley (Hordeum spontaneum) HsCIPKs enhances rice tolerance to heavy metal toxicities and other abiotic stresses.
青藏高原一年生野生大麦(Hordeum spontaneum)HsCIPKs 的过度表达增强了水稻对重金属毒性和其他非生物胁迫的耐受性。
  • DOI:
    10.1186/s12284-018-0242-1
  • 发表时间:
    2018-09-12
  • 期刊:
    Rice (New York, N.Y.)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Pan W;Shen J;Zheng Z;Yan X;Shou J;Wang W;Jiang L;Pan J
  • 通讯作者:
    Pan J
Overexpression of CBL interacting protein kinase 2 improves plant tolerance to salinity and mercury
CBL 相互作用蛋白激酶 2 的过度表达可提高植物对盐度和汞的耐受性
  • DOI:
    10.32615/bp.2019.021
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Biologia Plantarum
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Pan W H;Zheng Z Z;Yan X;Shen J Q;Shou J X;Jiang L X;Pan J W
  • 通讯作者:
    Pan J W
An aggregation-induced phosphorescence probe for calcium ion-specific detection and live-cell imaging in Arabidopsis thaliana
用于拟南芥钙离子特异性检测和活细胞成像的聚集诱导磷光探针
  • DOI:
    10.1039/c9cc01580a
  • 发表时间:
    2019-04-28
  • 期刊:
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Chen, Guilin;Zhou, Zaicai;Pan, Jianwei
  • 通讯作者:
    Pan, Jianwei

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其他文献

大豆根边缘细胞的发育及其影响因
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    张萍华
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  • 发表时间:
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    2014
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  • 通讯作者:
    潘建伟
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  • 期刊:
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高等植物局部生长素合成的生物学功能及其调控机制
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  • 作者:
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    潘建伟

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网格蛋白轻链CLC的生物学功能及其分子作用机理研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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