《擬南芥AtNHX5和AtNHX6調節液胞融合的功能及機理》是依託蘭州大學，由邱全勝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥AtNHX5和AtNHX6調節液胞融合的功能及機理
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：邱全勝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Na+,K+/H+反向交換體(NHX)是植物細胞的重要跨膜轉運蛋白，在耐鹽脅迫，K+平衡和pH調節以及植物生長發育中起著重要作用。生物膜融合是細胞的重要生化過程，在蛋白質分揀、信號傳導、組織形態發生、植物抗病抗逆等方面起著重要作用。我們近期報導酵母ScNhx1調節液胞融合。然而植物NHX在生物膜融合中的作用還未見報導。擬南芥AtNHX5和AtNHX6與酵母ScNHX1基因序列高度相似, 同屬Endo/TGN 亞類，暗示AtNHX5和AtNHX6基因可能也具有調節生物膜融合的功能。本項目將以酵母和擬南芥為模式生物，採用分子遺傳學和細胞生物學技術方法及酵母異源表達體系，揭示AtNHX5和AtNHX6 調節液胞融合的生物功能及其分子機制。本項目的研究將為進一步揭示植物NHX的生物功能，闡明植物液胞融合的分子機理以及認識液胞生物發生和膜微囊運輸的分子機制奠定重要的理論基礎。
結題摘要
植物Na+,K+/H+反向交換體(NHX)在調節細胞K+和pH平衡、耐鹽脅迫以及植物生長發育等過程中起著重要的作用。生物膜融合是細胞膜微囊運輸的最後一個步驟，在蛋白質分揀、信號傳導、組織形態發生和植物抗病抗逆等方面起著重要作用。我們近期報導酵母ScNhx1調節液胞融合。然而植物NHX在生物膜融合中的作用還未見報導。本項目以酵母和擬南芥為模式生物，採用分子遺傳學、細胞生物學技術方法及酵母異源表達體系，研究了AtNHX5和AtNHX6 對液胞融合的調節作用與機理及其調控蛋白質運輸和氣孔運動的作用機理。我們首先研究了AtNHX5和AtNHX6在調節K+和H+穩態平衡方面的功能。我們利用酵母表達系統和擬南芥突變體，發現AtNHX5和AtNHX6在調節擬南芥K+和pH平衡中起著重要的作用。三個保守的酸性胺基酸殘基對K+運輸必不可少。我們以大腸桿菌EcNhaA的晶體結構為模板，採用同源建模方法，建立胡楊PeNHX3的三維結構。我們採用結構域轉換(Domain-switch)技術，通過酵母異源表達和擬南芥轉基因分析，驗證了PeNHX3的TM11對於Na+和 Li+轉運活力的必要性。通過分析AtNHX5和AtNHX6對SNARE複合物的調節作用，我們研究了AtNHX5和AtNHX6對液胞融合的調節功能。綜合運用遺傳、細胞和生化技術和方法，我們發現AtNHX5和AtNHX6可能通過調節SNARE複合物的亞細胞定位而調控著細胞蛋白質的運輸過程。我們還發現，AtNHX5和AtNHX6可以通過其離子轉運活性產生的pH調節VPS28A和VPS28B的亞細胞定位，從而影響MVB的形成，控制植物的生長發育及蛋白運輸過程。我們的研究還表明，霸王ZxNHX可能通過調節氣孔保衛細胞液胞的融合過程調控著葉片氣孔的運動。我們的研究結果揭示了NHX調節離子平衡的功能及其結構功能關係；同時闡明了NHX調控液胞融合的功能及其調控蛋白質運輸和氣孔運動的作用機理。我們的研究結果為今後研究植物NHX的功能和闡明液胞融合的分子機制奠定了理論基礎。
