研究人员破译了植物细胞回收的分子机制

康斯坦茨大学与许多动物不同，植物在遇到恶劣环境时无法简单地迁徙到其他地方。因此，它们更依赖于有办法有效地抵消有害环境影响(也称为环境压力)的负面影响。这包括分解被环境压力破坏的细胞成分和蛋白质并回收其有价值的部分。

在植物中、动物和真菌中，这一过程发生在特殊的消化细胞器中。然而，需要回收的物质必须先被包装并运送到消化细胞器。

康斯坦茨大学生物学家和化学家组成的跨学科团队现已破译了包装过程背后的分子机制。他们的研究成果发表在《自然通讯》上上。

对于管理环境压力尤为重要

高盐度土壤是植物可能遇到的环境压力的一个典型例子。如今，全球约有20%的农业用地因土壤盐碱化而无法耕种。对于在这些条件下生长的植物来说，这意味着细胞成分可能受损，或者聚集物可能积聚，对细胞有毒。

这些成分和物质的消化对植物有双重好处：去除有害物质并回收宝贵的分子资源。

“当植物受到压力时，拥有一个功能良好的细胞回收系统对它们来说尤为重要。这些植物需要产生许多新的蛋白质和分子，而回收过程为它们提供了重要的原材料，”生物化学家ErikaIsono解释说，她的研究团队在康斯坦茨大学生物系担任最近的研究的主导角色。

回收过程始于细胞内相应的物质被双层膜的运输囊泡(称为自噬体)包裹。随后，物质通过这些囊泡被运送到消化细胞器。但是运输囊泡在运输之前是如何密封的呢?

有一台包含多个亚基的分子机器参与了封闭过程：ESCRT机器。这种丝状蛋白复合物附着在自噬体等膜上。当这种情况发生在开口处时，这会导致开口收缩并封闭。

到目前为止，我们还不太了解ESCRT机器如何到达植物细胞中的自噬体。

“ESCRT机器以非常相似的方式作用于许多不同的细胞器和膜。因此，我们有兴趣找出它在需要时是如何被专门招募到自噬体的，”这项研究的主要作者、Isono团队的博士研究员NiccolóMosesso说。

康斯坦茨的研究人员成功地识别并描述了ESCRT依赖性自噬体成熟中的关键主角：CaLB1蛋白。

不仅仅是临时解决方案

“我们发现的蛋白质在盐胁迫下与自噬体膜的成分相互作用。它在那里积聚并形成大的蛋白质结构，这些结构可能位于运输囊泡的开口处，并可能像软木塞一样暂时密封它们，”Mosesso解释说。

研究人员推测，与此同时，CaLB1凝聚物会导致ESCRT机器附着在自噬体的开口区域并将其永久密封。

成功解开这一机制，是康斯坦茨大学生物学家和化学家之间长期密切、跨学科合作的结果。这项基础研究的成果为未来可能的应用奠定了重要基础。

Isono总结道：“从长远来看，了解植物如何应对盐分胁迫的精确分子知识可以帮助提高植物的恢复力，以抵消日益严重的土壤盐碱化问题。”

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