生命科学学院阳成伟/赖建彬团队在叶绿体蛋白响应高温胁迫的修饰研究中取得重要进展

2022年3月29日，国际著名植物学期刊New Phytolosist（新植物学家）在线发表了以我校生命科学学院阳成伟教授和赖建彬教授为通讯作者的研究论文“Importation of chloroplast proteins under heat stress is facilitated by their SUMO conjugations”（高温胁迫过程中SUMO化修饰促进叶绿体蛋白输入的分子机制）。

随着全球变暖，高温胁迫已成为限制植物生长发育的主要非生物胁迫之一。叶绿体是植物细胞中对高温最为敏感的细胞器。为应对高温胁迫，叶绿体会发生大规模的蛋白质组重塑。叶绿体中的大量蛋白由核基因组编码，而核编码的前体蛋白向叶绿体转运的过程受高温影响，但其具体的调控机制还不清楚。SUMO化修饰是真核生物应对高温胁迫的重要机制，但是关于该修饰在叶绿体高温胁迫应答中的功能还未见报道。

在该研究论文中，通过生物信息学和生物化学分析，作者发现大量的拟南芥核编码叶绿体蛋白被可被SUMO3修饰。在高温胁迫下，SUMO E3连接酶SIZ1介导叶绿体前体蛋白在胞质中发生SUMO化修饰。高温导致叶绿体蛋白出现错误定位，而SUMO化修饰有助于维持其在叶绿体的定位。进一步的机制研究发现高温条件下SUMO化对叶绿体蛋白亚细胞定位的维持与胞质中泛素化介导的降解无关，但与叶绿体的输入效率相关，而该过程可能通过SUMO化对前体蛋白的磷酸化调控来实现。生理指标分析结果表明SUMO化修饰是高温胁迫应答过程中叶绿体蛋白的功能维持所必需的。

该研究首次揭示了高温胁迫下叶绿体蛋白的SUMO化修饰正向调节前体蛋白向叶绿体转运的效率这一普遍规律。高温下SUMO化修饰和叶绿体蛋白质转运之间关系的阐明将提高我们对翻译后修饰在植物细胞器胁迫响应中的蛋白质分选调控机制的理解，也为农作物在高温胁迫下光合作用和产量品质的提高提供创新性思路和理论依据。

《New Phytolosist》是国际植物学领域重要学术期刊（IF = 10.151）。华南师范大学为该论文的通讯单位，生命科学学院2019级博士生郑晓婷、副研究员王彩娟和2020级硕士生林文雄为该论文的共同第一作者，阳成伟教授和赖建彬教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和长江学者奖励计划等资助。

论文原文链接： https://doi.org/10.1111/nph.18121