《稀土活化植物胞吞作用的靶分子及其機制探究》是依託南京師範大學，由黃曉華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：稀土活化植物胞吞作用的靶分子及其機制探究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃曉華
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以環境中累積量高的稀土離子[Ln(III),Ln=La、Ce]和模式植物擬南芥為典型代表；以揭示Ln(III)活化植物胞吞作用的靶分子及其機制為研究目的；以細胞化學(稀土放射自顯影技術等)、計算化學(細胞環境分子動力學模擬及量化計算)、細胞生物學(細胞活體分子標記、全內反射螢光顯微鏡、隱失波螢光顯微鏡及雷射掃描共聚焦顯微鏡等技術)、分子生物學(誘導突變體等技術)與物理化學(自主組裝細胞電化學系統、近邊X射線吸收精細結構、電子探針X射線微區分析等多種譜學技術)方法的最佳化組合為研究手段；以探究Ln(III)活化植物胞吞作用的靶分子-信號轉導及途徑(基因表達)-調控過程及細胞回響（生長）間關係為研究內容；闡明Ln(III)活化植物胞吞作用的首要靶分子、信號轉導與調控過程、細胞回響及生長變化及其關係的機制，為從細胞及分子層次揭示稀土離子作用於植物的機理及其食品安全國際標準的建立提供借鑑。
結題摘要
植物在三十億年演化過程中，葉細胞進化為胞吞惰性，以抵禦外源有害物質經葉胞吞而進入生命體。 17種稀土元素[REE(III)]，除鉕外，廣存於自然界中，並進化為植物體共生的一類微量元素，已成不爭之事實。項目以環境中累積量高的REE(III)(La、Ce及Tb)和模式植物擬南芥為代表，以稀土放射[140La(III)、141Ce(III)、160Tb(III)]電鏡自顯影技術、細胞及分子生物學、計算化學、物理化學等技術的最佳化組合為研究手段，獲得重要結果：(1)低劑量REE(III)能打破葉細胞胞吞惰性的進化規則，藉助其細胞質膜上阿拉伯半乳糖蛋白(AGPs)靶分子而啟動葉細胞胞吞作用；REE(III)可在質膜酸性環境中與AGPs形成Lewis酸鹼配合物而被AGPs錨定於葉細胞質膜上，使AGPs磷酸化（或作為AGPs的共同貨物）而與銜接蛋白(AP2)結合，從而招募格線蛋白(Clathrin)至細胞質膜，啟動Clathrin介導的AGP-AP2-Clathrin胞吞途徑及其機制；隨著AGP17-19基因表達的上調—葉細胞胞吞作用啟動—葉細胞活性氧中超氧陰離子(O2˙-)和單線態氧(1O2)量增及胞吞信號的轉導—根細胞胞吞作用的活化—植物特有的小G蛋白Rho家族中ROP2基因表達及其調控細胞極性生長能力增強—終引發植物整體正效應的回響機制；(2)隨REE(III)在葉細胞質膜上累積量增加(尤其高濃度)，大量AGPs從細胞內招募到質膜上，葉和根細胞胞吞作用激增，除存在AGP-AP2-Clathrin胞吞途徑及其機制外，同存在非Clathrin介導的胞吞途徑及其機制；葉細胞中O2˙-和1O2量激增—根細胞胞吞活化的作用激增— ROP2調控的細胞極性生長被抑制—終呈現植物整體負效應回響的複雜機制，其中，葉細胞胞吞作用與環境中的污染因子(酸雨、重金屬離子鉛、雙酚A)間，有協同脅迫植物細胞效應。在PNAS等SCI-top期刊上發表論文10篇；被Trends in Plant Science, Biomaterials， Chemical Reviews等引101次，部分成果被寫入中國植物若干領域年度重要研究進展和國家自然科學基金委的基金要聞報導。這些研究結果，為從細胞及分子層次揭示REE(III)作用於植物的化學生物學機制，REE(III)在植物(尤其食品)中限量標準的建立，提供了借鑑。
