遗传发育所研究组发现尼克酸可逆甲酯化参与NAD在植物组织间的长距离运输

  • 遗传发育所 (中国科学院遗传与发育生物学研究所)
  • 创建于 2018-08-02
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  NAD (尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸) 作为电子传递载体(辅酶)参与众多的氧化还原反应而为广大研究人员所熟知。NAD消耗酶的发现再次引起科研人员对其补救合成途径研究的热情。与哺乳动物中的NAD两步补救合成途径不同,在陆生植物中是四步反应的Preiss-Handler途径;同时植物中特异性存在多种尼克酸(nicotinate,NA)的衍生物(糖基化,甲基化等)。但迄今为止,关于NA衍生物在植物代谢中的分子机制及其生理功能鲜有报道。

  中国科学院大学博士生导师、遗传与发育生物学研究所王国栋研究组前期的研究表明NA的O-位糖基化修饰可能保护植物细胞免受种子萌发过程中NA过度积累所造成的毒害,而且NAOGT活性是在十字花科植物进化过程中才逐渐获得,NAOGT活性的获得为植物适应环境提供选择优势(Li et al., Plant Cell, 2015);NA的N-甲基转移酶(NANMT)是植物解毒NA的另外一种形式,NANMT活性的获得可能是促成Preiss-Handler途径在陆生植物基因组得以保留的一个重要原因(Li et al., Plant Physiol., 2017)。在最新的研究工作中,王国栋研究组发现一种新的尼克酸修饰,甲酯化(MeNA),可以高效互补NAD从头合成途径突变体(ao-1qs-1),说明MeNA可以在植物不同组织间长距离运输并参与NAD生物合成。研究组进一步克隆了负责NA甲基化和MeNA去甲基化的基因,利用相关转基因材料,结合稳定同位素标记和化学分析表明,NAD通过NA可逆的甲酯化修饰完成在受胁迫组织和非胁迫组织间的重新分配,进而提高植物对不同胁迫环境的适应性。该成果为进一步研究Preiss-Handler途径如何对陆生植物在进化过程中提供的选择优势奠定基础。

  该研究成果于2018年7月25日在线发表于Molecular Plant(DOI:10.1016/j.molp.2018.07.003)。王国栋研究组吴然然博士和张凤霞博士为该文章的共同第一作者。该项目得到了国家自然科学基金委、科技部973项目和植物基因组学国家重点实验室的资助。

图: 植物中可逆的尼克酸甲酯化参与NAD的长距离运输