PDI11在植物内质网错误折叠蛋白降解中的功能研究.pdf

摘要

内质网是分泌蛋白和膜蛋白的重要加工场所，蛋白质在内质网分子伴侣和折叠酶

的作用下形成正确的三维结构，分泌到相应的位置行使对应的功能。然而，蛋白质的

折叠是一个易错的过程，为了确保蛋白质的正确折叠，生物体进化出一套非常保守的

内质网蛋白质质量监控系统(ERQC)，它将错误折叠蛋白滞留在内质网中并进行修复，

而那些不可修复的错误折叠蛋白最终被内质网相关降解系统(ERAD)进行降解。在酵

母和动物细胞中的研究表明，蛋白质二硫键异构酶(Proteindisulfideisomerase,PDI)在

PDI

内质网错误折叠蛋白的质量监控和降解中发挥重要作用，是一种极为重要的蛋白

折叠酶，不仅能氧化、还原和异构化底物蛋白质中的二硫键，还可以作为分子伴侣发

挥作用，抑制错误折叠蛋白质的聚集并促进蛋白质的正确折叠。拟南芥基因组共编码

14PDIPDI

个，但在植物中目前还没有报道参与内质网蛋白质质量监控与降解的过程。

为了探究PDI在植物ERQC和ERAD中的功能，本论文通过构建拟南芥PDI

CRISPR/Cas9基因编辑载体并将其转化到Col-0和油菜素甾醇受体(Brassinosteriod

insensitive1,BRI1)bri1-514PDI

突变体中，获得了个的敲除突变体，并利用这些突

变体分析PDI在内质网错误折叠蛋白的降解中的作用，主要研究结果如下：

(1)PDI11是拟南芥内质网错误折叠蛋白质降解过程中的一个新组分。利用

CRISPR/Cas9基因编辑技术获得在bri1-5背景下不同PDI的突变体，发现只有pdi11

突变能部分抑制bri1-5的矮小表型，并且pdi11bri1-5能感受油菜素甾醇

(Brassinosteriod,BR)的信号，在暗培养下pdi11bri1-5的下胚轴伸长以及油菜素内酯

(Brassinolide,BL)pdi11bri1-5BR(bri1-EMS-

处理后中信号转导的关键转录因子

suppressor1,BES1)的去磷酸化明显增强；将pdi11与油菜素内酯合成和信号转导相关

pdi11bri1-9det2bri1-101

突变体杂交表明，突变也能部分抑制的矮小表型，但对、、

bri1-301bin2-1pdi11BR

以及的表型没有影响，说明突变并不能激活的信号转导。

EndoHWesternblotpdi11bri1-5bri1-5

进一步的实验表明，在处理下检测发现中的

表达量增加，并且大部分存在于内质网，少部分位于细胞膜，说明pdi11bri1-5部分

bri1-5bri1-5BR

抑制的表型是因为有部分达到细胞膜上能够感受信号。利用蛋白质

合成抑制剂环己亚胺处理发现pdi11突变抑制了bri1-5在内质网中的降解，错误折叠

的bri1-5蛋白大量积累导致部分bri1-5逃逸到细胞膜。同时，在bri1-5中过量表达PDI11

则能加强bri1-5的矮小表型，并且促进bri1-5的降解，说明PDI11参与了内质网错误

I

折叠蛋白质的降解。

(2)pdi11突变抑制b