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网格蛋白介导的膜蛋白内吞途径(Clathrin-mediated endocytosis;CME)是真核细胞质膜蛋白进行内吞的主要途径之一,在植物生长发育、营养吸收、胞内外信号转导、生长素极性运输和逆境响应中具有不可或缺的生物学功能。已知植物网格蛋白质膜招募依赖于接头蛋白复合体AP2(Adaptor protein2)和TPC(TPLATE complex),其中AP2是由α、β、μ和σ组成的异源四聚体,而TPC是由TPLATE、TML、TASH3、LOLITA、TWD40-1、TWD40-2、AtEH1和AtEH2组成的八聚体。已有研究表明,植物激素生长素(Auxin)、水杨酸(SA;salicylic acid)和CME人工合成抑制剂TyrA23能快速抑制质膜蛋白内吞,包括生长素极性输出载体PIN和水通道蛋白PIP2A等质膜蛋白的内吞。然而,这些CME抑制剂是否通过调控网格蛋白、AP2和TPC的质膜招募来快速调控质膜蛋白内吞目前仍不清楚。 前期研究表明,外源生长素处理差异调控网格蛋白轻链CLC和重链CHC的质膜招募,暗示生长素通过调控网格蛋白质膜招募来调控质膜蛋白内吞。本研究利用荧光免疫定位和活细胞成像技术,结合遗传学、细胞生物学和药理学等研究方法,初步剖析了生长素、SA和TyrA23对网格蛋白、AP2和TPC质膜招募的影响。具体研究结果如下: (1)与生长素处理相似,TyrA23(A23;30μM)和SA(25μM)差异调控CLC和CHC的质膜招募。A23处理5-30min快速抑制CLC质膜招募,但促进CHC质膜招募。相反,A23处理120min抑制CHC质膜招募,而CLC质膜招募恢复正常水平。SA短时间处理与生长素、A23的处理效果相似,但不同的是,SA处理4h后,才能观察到CLC招募恢复和CHC招募抑制。这些分析结果至少说明A23和SA通过快速调控CLC质膜招募来调控CHC质膜招募和CME。 (2)SA和A23短时间处理(30min)抑制AP2亚基AP1/2β1和AP2σ质膜招募,但没有影响AP2α和AP2μ质膜招募。A23长时间处理(120min)均显著抑制了AP2四个亚基的质膜招募,相反,SA长时间处理与短时间处理效果相似。人工合成生长素2,4-D(10μM)短时间处理和长时间处理均不影响AP2各个亚基的质膜招募。 (3)生长素、SA和A23短时间处理(30min)均不影响TPC亚基的质膜,表明生长素、SA和A23调控CLC质膜招募不是通过调控TPC功能来现实的。然而,在A23存在的情况下,TPC功能缺陷抑制了CLC质膜招募的恢复,表明在AP2缺乏的情况下,TPC是网格蛋白质膜招募所必需的。 (4)AP2σ和AP2μ功能缺失显著抑制了PIN2-GFP内吞。SA和A23未能有效抑制ap2σ突变体PIN2-GFP内吞;相反,SA和A23仍能有效抑制ap2μ突变体PIN2-GFP内吞。另外,生长素均能有效抑制ap2σ和ap2μ突变体PIN2-GFP内吞。这些分析结果暗示,AP2σ可能是SA和A23调控AP2功能的重要作用位点。 根据本研究结果,可初步获得以下结论:SA和A23通过调控AP2和网格蛋白质膜招募来调控质膜蛋白内吞,而生长素通过特异性地调控CLC质膜招募来调控质膜蛋白内吞。本研究结果为进一步阐明网格蛋白介导质膜蛋白内吞的分子调控机理提供了新的观点与见解,同时对重要质膜蛋白内吞研究具有重要参考价值。