1、植物水通道蛋白PIPs亞細(xì)胞定位轉(zhuǎn)運(yùn)的研究進(jìn)展摘要 水通道蛋白是一種水分選擇性跨膜運(yùn)輸?shù)奶禺愋钥椎溃閷?dǎo)水分子和小的不帶電荷的溶質(zhì)進(jìn)行快速的 跨膜運(yùn)輸。植物細(xì)胞可以調(diào)節(jié)水通道蛋白基因的表達(dá)、蛋白的翻譯后修飾以及蛋白的亞細(xì)胞定位,通過(guò)多種方式 調(diào)節(jié)細(xì)胞的水分運(yùn)輸能力從而響應(yīng)逆境信號(hào)。定位在細(xì)胞質(zhì)膜的水通道蛋白亞家族PIPs是植物水通道蛋白最大 的亞家族成員，對(duì)維持植物水分狀態(tài)起著重要作用。本文重點(diǎn)介紹了 PIPs蛋白的亞細(xì)胞定位、胞吞和胞吐循環(huán)以 及蛋白質(zhì)降解的調(diào)控機(jī)制。關(guān)鍵詞 水通道蛋白；亞細(xì)胞定位；胞吐；胞吞自從1920年發(fā)現(xiàn)磷脂雙分子層以來(lái)，水分的吸 收和在亞細(xì)胞區(qū)室間的轉(zhuǎn)運(yùn)被認(rèn)為是通過(guò)自

2、由擴(kuò) 散的方式穿透脂質(zhì)雙分子層。然而,哺乳動(dòng)物的分 泌途徑和植物的氣孔開(kāi)度調(diào)節(jié)需要快速的水分運(yùn) 輸，簡(jiǎn)單的擴(kuò)散方式不足以解釋這些生理過(guò)程。為 了解釋這些過(guò)程,Johnsen等在1953年提出水分是 通過(guò)特定的孔隙來(lái)進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。隨后,Agre等 在1988年分離純化紅細(xì)胞膜上的Rh血型抗原時(shí)， 發(fā)現(xiàn)了一種分子量為28 kDa疏水性跨膜蛋白，并將 此蛋白命名為CHIP28，該蛋白是細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)水 分的特異性通道蛋白。1993年，Maurel等通過(guò)在非 洲爪蟾(Xenopus laevis)卵母細(xì)胞中表達(dá)擬南芥液泡 膜內(nèi)在蛋白(-TIP1; 1)并驗(yàn)證其功能，首次證實(shí)植 物中存在水通道蛋白。199

3、7年人類基因組命名 委員會(huì)將CHIP28蛋白正式命名為Aquaporin-l (AQP1)。水通道蛋白能促進(jìn)水分子的快速跨膜運(yùn)輸，還 可以運(yùn)輸少量離子和小分子溶質(zhì)，從而調(diào)節(jié)植物細(xì) 胞滲透勢(shì)，是細(xì)胞功能正常發(fā)揮不可或缺的。此 外,近年來(lái)的研究還發(fā)現(xiàn)，水通道蛋白通過(guò)與其他 蛋白的相互作用，調(diào)控植物對(duì)環(huán)境的應(yīng)答。Zhang 等研究發(fā)現(xiàn)，缺水條件下RhPIP2; 1的絲氨酸殘基 發(fā)生磷酸化修飾,誘導(dǎo)質(zhì)膜上的MYB類轉(zhuǎn)錄因子 RhPTM進(jìn)入細(xì)胞核，降低了碳水化合物合成相關(guān)基 因的表達(dá)，最終導(dǎo)致植株生長(zhǎng)緩慢甚至進(jìn)入休眠狀 態(tài)。由此可見(jiàn)，PIPs不僅是水分跨膜運(yùn)輸?shù)耐?道，也可作為快速響應(yīng)水分脅迫信號(hào)的調(diào)節(jié)

4、蛋白， 在抗逆調(diào)控機(jī)理中發(fā)揮功能。1植物水通道蛋白1.1植物水通道蛋白的分類水通道蛋白屬于高度保守的膜蛋白超家族，這 類蛋白稱為主要內(nèi)在蛋白(major intrinsic proteins, MIPs)目前,在細(xì)菌、酵母、原生動(dòng)物、古細(xì)菌、昆 蟲、哺乳動(dòng)物和植物中已鑒定出超過(guò)800個(gè)MIPs。 水通道蛋白不僅能夠促進(jìn)水分、&。2以及不帶電的 小的溶質(zhì)分子進(jìn)行被動(dòng)擴(kuò)散，還可運(yùn)輸甘油、尿 素、NH3和活性氧等而。AQPs對(duì)。2的轉(zhuǎn)運(yùn)是動(dòng) 植物發(fā)生免疫反應(yīng)的重要信號(hào)。研究發(fā)現(xiàn),植物對(duì) 細(xì)菌病原體丁香假單胞菌的免疫力以及脫落酸觸 發(fā)的氣孔關(guān)閉都需要AQPs轉(zhuǎn)運(yùn)足。?。根據(jù)底 物特異性、蛋白質(zhì)序列同源

5、性以及亞細(xì)胞定位，植 物中的水通道蛋白分為7類，包括質(zhì)膜內(nèi)在蛋白 (plasma membrane intrinsic proteins, PIPs)、液泡膜 內(nèi)在蛋白(tonoplast intrinsic proteins, TIPs) % 類 NOD26 膜內(nèi) 在蛋白(NOD26-1ike intrinsic proteins, NOD26, NIPs)、小的堿性膜內(nèi)在蛋白(small basic intrinsic proteins, SIPs) % 類 GlpF 膜內(nèi)在蛋白質(zhì) (GlpF-like intrinsic proteins , GIPs)、混合膜內(nèi)在蛋 白(hybrid

6、intrinsic proteins, HIPs)和未分類的 X 膜 內(nèi)在蛋白(uncategorized X intrinsic proteins, XIPs)。PIPs可以根據(jù)C端和N端的序列特征進(jìn)一步分 為不同的亞型，例如，高等植物的水通道蛋白PIPs被 劃分為PIP1&PIP2和PIP3 %與PIP1相比,PIP2具有 較短的N端結(jié)構(gòu)域和較長(zhǎng)的C端結(jié)構(gòu)域以及胞外的 A環(huán)。植物中的水通道蛋白多樣性高于動(dòng)物。例如， 在哺乳動(dòng)物中僅有13種AQPs，而在擬南芥 (Arabidopsis thaliana)、毛果楊(Populus trichocarpa)、 大豆.(Glycine max)和

7、陸地棉(Gossypium hirsutum)中 分別有35、55、66和71個(gè)成員在擬南芥和玉米 (Zea mays)中均發(fā)現(xiàn)了 13種不同的PIP亞型,PIP1 有 5 種(PIP1； 1-PIP1； 5)，PIP2 有 8 種(PIP2； 1-PIP2； 8);水稻(Oryza sativa)中有11種不同的PIP亞型， PIP1 有 3 種(PIP1； 1IP1； 3)，PIP2 有 8 種(PIP2； 1- PIP2; 8)，水通道蛋白幾乎分布在植物的所有器 官中。1.2植物水通道蛋白的結(jié)構(gòu)水通道蛋白是一種小而高度疏水的膜整合蛋 白，其單體蛋白分子量在2334kDa左右，具有高度 保

8、守的氨基酸序列。AQPs的典型特征包括六個(gè)%- 跨膜螺旋(TM-1TM-6)，五個(gè)親水環(huán)(Loop A- E)，N-末端的 AEF ( Ala-Glu-Phe)或 AEFXXT 基 序問(wèn)。高度保守的B環(huán)和E環(huán)上各帶有天冬酰胺 -脯氨酸-丙氨酸結(jié)構(gòu)域(NPA motifs: asparagine- proline-alanine，NPAs)NPA 盒。關(guān)于水通道蛋白的三維拓?fù)淠Ｐ?圖1)，目前被人們廣泛接受的 是“沙漏模型”，含有NPA結(jié)構(gòu)域的B環(huán)和E環(huán)折 向磷脂雙分子層，同時(shí)水通道蛋白對(duì)稱的兩半部分 相對(duì)角度為180。兩個(gè)NPA盒在磷脂雙層中間 形成了一個(gè)親水通道，僅能容納單個(gè)水分子通過(guò)。 N

9、PA盒一側(cè)的由H2和H5的2個(gè)殘基和E環(huán)上的 殘基組成芳香族/精氨酸(aromatic/arginine, Ar/R) 區(qū)域能夠?qū)Φ孜镞M(jìn)行過(guò)濾篩選。保守的NPA盒有 助于水分子的選擇性，NPA盒在植物PIPs和TIPs 中都高度保守，而在NIP或SIP中僅發(fā)現(xiàn)替代基 序詢。每個(gè)水通道蛋白單體可以作為一個(gè)獨(dú)立運(yùn) 輸水分的功能單位，但大部分水通道蛋白在生物膜 上以四聚體形式存在，少數(shù)以單體或二聚體形式存 在?？梢允峭退ǖ赖鞍仔纬赏此木垠w，也可 以是異型水通道蛋白形成異源四聚體。通過(guò)親和 層析純化證明，在非洲爪蟾卵母細(xì)胞中共表達(dá) ZmPIP1； 2和ZmPIP2； 5 ,在其形成的異源四聚體中

10、 可以檢測(cè)到同源二聚體和異源二聚體。參考 ：oPIP2； 1的晶體結(jié)構(gòu)，利用軟件模擬了 ZmPIP1； 2 和ZmPIP2； 5形成的異源四聚體，通過(guò)生物計(jì)量和 結(jié)構(gòu)模擬等方法發(fā)現(xiàn)，在PIP2； 5和PIP1； 2中分 別存在5個(gè)和6個(gè)肯能與蛋白異源作用相關(guān)氨基 酸殘基。進(jìn)一步的點(diǎn)突變功能驗(yàn)證結(jié)果顯示， ZmPIP1； 2跨膜結(jié)構(gòu)域5中的Phe220Ala突變，可 以激活ZmPIP1 ； 2的水通道活性，同時(shí)抑制同一異 源四聚體中的ZmPIP2； 5的活性心。由此可見(jiàn)， 水通道蛋白聚合體的形成和功能調(diào)控機(jī)制非常 復(fù)雜。1.3水通道蛋白功能的調(diào)控水通道蛋白的功能調(diào)控存在多種模式,包括轉(zhuǎn) 錄調(diào)控、

11、翻譯后修飾。在缺水條件下，某些PIPs基 因的表達(dá)上調(diào)以促進(jìn)水的運(yùn)輸并維持正常的生理 活動(dòng)，而其他一些PIPs基因的表達(dá)可能下調(diào)以降低 水分的滲透性，從而避免植物過(guò)多的水分流失。 Pou等研究發(fā)現(xiàn)，高鹽脅迫下A-PIP2； 7的表達(dá)在轉(zhuǎn) 錄水平被快速抑制,導(dǎo)致A-PIP2； 7的mRNA水平顯 著下調(diào)皿。在水稻中超表達(dá)4sPIP1； 1能夠調(diào)節(jié)水 分運(yùn)輸，提高水稻的抗鹽性。鹽脅迫下,紫花苜 蓿(Medicago sativa) DsPIP2; 2的過(guò)表達(dá)提高了種子 萌發(fā)率、存活率、脯氨酸含量和抗氧化防御活性，降 低了細(xì)胞膜損傷和活性氧的積累的。通過(guò)qRT- PCR檢測(cè)了叢枝菌根共生植物根系A(chǔ)Q

12、Ps的表達(dá) 量,在干旱條件下PtPIPs表達(dá)量下調(diào)，表明宿主植 物中菌根介導(dǎo)的耐旱性可能與AQPs轉(zhuǎn)錄水平的復(fù) 雜調(diào)控有關(guān)。以往大多數(shù)研究報(bào)道了磷酸化調(diào) 控水孔的門控機(jī)制，例如菠菜質(zhì)膜內(nèi)在蛋白 SoPIP2； 1的X射線晶體結(jié)構(gòu)表明，SoPIP2； 1的氨 基端和羧基端存在磷酸化位點(diǎn)，磷酸化會(huì)破壞分子 間的作用力，使D環(huán)變得松弛而開(kāi)啟水孔開(kāi)放的構(gòu) 象倔。最新的研究表明，QvPIP2; 2中的Leu206參 與了細(xì)胞酸化引發(fā)的門控過(guò)程，其殘基能夠阻擋水 分運(yùn)輸邸。磷酸化不僅參與PIPs的轉(zhuǎn)運(yùn)，而且能 夠控制質(zhì)膜的靶向性。AtPIP2； 1靶向質(zhì)膜需要 Ser283發(fā)生磷酸化20，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中

13、發(fā)現(xiàn) AQP2從囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)膜的過(guò)程中也受到磷酸化的 影響。此外，脅迫條件下AtPIP2； 1的胞吞也受 到不同程度的影響。最近，越來(lái)越多的研究揭示亞 細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)在調(diào)節(jié)AQPs功能和植物水分運(yùn)輸方面發(fā) 揮了重要作用。IntracellularCOOHEExtracellularIntracellularExtracellularnhIntracellularCOOHEExtracellularIntracellularExtracellularnh2- I 、COOH圖1水通道蛋白的結(jié)構(gòu)和“沙漏模型”的示意圖(根據(jù)參考文獻(xiàn)11修改)Fig.1 Schematic diagram of an AQ

14、P and the Hourglass model (modified according to reference 11 ).2植物PIPs蛋白的亞細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)2.1植物PIPs蛋白的胞吐胞吐途徑是蛋白“順行”方向轉(zhuǎn)運(yùn)的主要路徑 (圖2),新合成的蛋白質(zhì)靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜再流向到高 爾基體，隨后依次流向質(zhì)膜或細(xì)胞外基質(zhì)% %PIPs定位到質(zhì)膜并發(fā)揮功能的胞吐途徑需要 多種元件的協(xié)助在玉米和擬南芥中，定點(diǎn)突變的 結(jié)果揭示PIP2s依靠其內(nèi)部序列基序定向轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì) 膜次進(jìn)一步的研究揭示，位于PIP2s氨基末端尾 部的雙酸性元件與COPII分選途徑相互作用并嚴(yán)格 控制PIP2s從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的輸出邸隨后，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸

15、 出的蛋白經(jīng)過(guò)高爾基體并依靠突觸融合蛋白的作 用使PIPs靶向質(zhì)膜2.1.1 PIPs從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程圖2 PIPs在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑Fig.2 Transport pathway of plasma membrane intrinsic proteins ( PIPs) within the cell.新合成的PIPs蛋白通過(guò)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑插入 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)將被重新折疊或標(biāo) 記進(jìn)行降解 PIPs作為非內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白，會(huì)積累 在ER膜的特定區(qū)域中，該聚集區(qū)域也被稱為內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)輸出位點(diǎn)(ER export sites，ERESs) 24_25 % 之后， COPII的組

16、分介導(dǎo)ER輸出的囊泡出芽過(guò)程。前人 在酵母和動(dòng)植物細(xì)胞中的研究表明蛋白中的雙酸 性元件(Diacidic motifs或D/ExD/E)是蛋白質(zhì)由 ER輸出的信號(hào)26 %在玉米中表達(dá)#;PIP2； 4和 #；PIP2； 5時(shí)，可以觀察到它們定位于質(zhì)膜然而, 將它們的雙酸性元件DIE突變后，這兩種蛋白質(zhì)會(huì) 駐留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上22。此后，研究人員將%-PIP2; 1 的DVE雙酸性元件突變后,-PIP2； 1也駐留在內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)而不能正確定位到質(zhì)膜藥由此可見(jiàn)，PIPs轉(zhuǎn) 運(yùn)到質(zhì)膜的過(guò)程中會(huì)需要雙酸性元件。但是，進(jìn)一 步的研究顯示它們并不是調(diào)節(jié)這個(gè)過(guò)程的唯一元 素。將含有die雙酸性元件的#;PIP2； 5

17、的N-末 端部分與#；PIP1; 2融合后發(fā)現(xiàn)#;PIP1; 2沒(méi)有定 位到質(zhì)膜上，表明#；PIP1; 2可能存在較強(qiáng)的內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)駐留信號(hào)次。此外,#；PIP2； 1能夠正確的定位 到質(zhì)膜上,但它不包含任何雙酸性元件，推測(cè)可能 有其他的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出信號(hào);#；PIP1s的N端存在多 個(gè)雙酸性元件(EED、DKD或EKD圖2 PIPs在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑Fig.2 Transport pathway of plasma membrane intrinsic proteins ( PIPs) within the cell.PIPs向質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)也涉及到其他的結(jié)構(gòu)域，例 如,#；PIP1； 2和#；PIP2

18、； 5的TM3結(jié)構(gòu)域內(nèi)氨基 酸殘基的定點(diǎn)突變結(jié)果顯示，#；PIP2; 5的Leu127 和Ala131殘基是蛋白在胞吐途徑中的順行運(yùn)輸所 必需的;進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，PIP2s的TM3結(jié)構(gòu)域中 存在一個(gè)高度保守的基序LxxxA，能夠調(diào)控蛋白從 ER中輸出，這些研究揭示了 TM3結(jié)構(gòu)域是影響 #;PIPs向質(zhì)膜定位的關(guān)鍵區(qū)域27 %2.1. 2 PIPs從TGN到質(zhì)膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程新合成的質(zhì)膜蛋白通常在高爾基體和反面高 爾基體管網(wǎng)結(jié)構(gòu)(Trans-Golgi network，TGN)內(nèi)加工 后運(yùn)到質(zhì)膜在玉米葉肉原生質(zhì)體中觀察到高爾 基體標(biāo)記蛋白ST-mYFP和mCFP-#；PIP2; 5的共定 位，

19、表明PIPs的運(yùn)輸經(jīng)過(guò)了高爾基體同時(shí), #；PIP2； 5還與TGN標(biāo)記蛋白VTI12共定位，進(jìn)一 步證明PIPs的亞細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)過(guò)了反面高爾基體管 網(wǎng)結(jié)構(gòu)削此外,PIPs向質(zhì)膜的運(yùn)輸受到SNAREs (soluble &-ethylmaleimide- sensitive factor protein attachment protein receptor, SNAREs)復(fù)合體的調(diào) 控，/NAREs復(fù)合體可以介導(dǎo)內(nèi)膜系統(tǒng)的膜泡與靶 膜融合納 SNAREs復(fù)合體中的突觸融合蛋白 SYP121是定位于質(zhì)膜的可溶性N-乙基馬來(lái)酰亞胺 -敏感因子結(jié)合蛋白受體，起到將膜結(jié)構(gòu)融合的作 用 Bessere

20、r等利用親和層析純化、雙分子熒光互 補(bǔ)和FRET等一系列實(shí)驗(yàn)證明了 #;PIP2; 5定位到 質(zhì)膜需要與SYP121相互作用耶對(duì)擬南芥中水 通道蛋白的研究顯示,%-PIP2; 7的轉(zhuǎn)運(yùn)與兩個(gè)突觸 融合蛋白有關(guān)，/YP61和SYP121發(fā)生特異性相互 作用形成一個(gè)SNAREs復(fù)合物，使-PIP2； 7定位到 質(zhì)膜上E%鑒于SNAREs具有廣泛的亞細(xì)胞定位,人們很 容易推斷不同的SNAREs復(fù)合體可能在運(yùn)輸?shù)牟煌?階段調(diào)控水通道蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn) VAMP721和 VAMP722是兩個(gè)密切相關(guān)的R-SNAREs,通過(guò)TGN 或早期內(nèi)涵體區(qū)室參與質(zhì)膜分泌運(yùn)輸在 vamp721vamp722 雙突變體中，PI

21、P2; 1-GFP 在質(zhì)膜 的定位受到嚴(yán)重破壞，而液泡膜水通道蛋白TIP1； 1- GFP的定位與野生型相比沒(méi)有受到影響，由此可見(jiàn) SNAREs復(fù)合體對(duì)不同水通道蛋白成員的調(diào)控機(jī)制 不同。雖然VAMP721或VAMP722是否與PIPs直 接相互作用仍有待確定,但已有研究顯示其對(duì)PIPs 定位的調(diào)控并不需要二者之間發(fā)生物理互作E % 2.2植物PIPs蛋白的胞吞真核生物的內(nèi)吞作用，也稱胞吞作用，是指質(zhì) 膜內(nèi)陷將所攝取的物質(zhì)進(jìn)行包裹，逐漸形成小泡、 脂雙層融合、斷裂、脫離質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程，是 細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)哪嫘新窂揭部梢宰鳛榛厥諜C(jī)制即 2. 2.1 PIPs蛋白的胞吞方式植物中研究最為深入的

22、胞吞方式是由網(wǎng)格蛋 白包被膜泡(Clathrin-coated vesicles, CCVs)介導(dǎo) 的網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞需要接頭復(fù)合物AP-2的 m2亞基與貨物蛋白Yxx0胞吞基序間的相互作 用京所有PIPs的C末端都存在Yxx0基序，雖然 現(xiàn)有研究并未檢測(cè)到PIPs的Yxx0基序與m2亞基 的直接相互作用，但使用Tyrphostin A23 (可以阻止 網(wǎng)格蛋白AP-2接頭復(fù)合物的m2亞基與貨物蛋白 Yxx0胞吞基序間的相互作用)處理時(shí),-PIP2； 1的 胞吞被減弱在網(wǎng)格蛋白重鏈缺失的突變體中檢 測(cè)PIP2; 1胞吞進(jìn)一步證實(shí),PIPs由網(wǎng)格蛋白介導(dǎo) 的途徑進(jìn)行胞吞同時(shí)，為深入研究在不同條

23、件 下PIP2； 1的胞吞途徑，熒光互相關(guān)光譜技術(shù) ( fluorescence cross-correlation spectroscopy，F(xiàn)CCS ) 被用來(lái)對(duì)蛋白之間的相互作用進(jìn)行量化分析拘 有趣的是在高滲脅迫條件下,-PIP2； 1不僅通過(guò)網(wǎng) 格蛋白介導(dǎo)的途徑胞吞，也會(huì)通過(guò)不依賴網(wǎng)格蛋白 的胞吞途徑內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞，表明質(zhì)膜蛋白進(jìn)行胞吞 時(shí)可以有多條胞吞途徑，這些胞吞途徑的選擇取決 于植物所面臨的環(huán)境條件肉2. 2.2 PIPs蛋白胞吞后循環(huán)回膜PIPs胞吞進(jìn)入細(xì)胞后可以與分選微管連接蛋 白(sorting nexin 1, SNX1)共定位，說(shuō)明PIPs被分選 進(jìn)入SNX1區(qū)室 SNX

24、1區(qū)室屬于TGN和多泡體的 中間區(qū)域 TGN成熟的同時(shí)也會(huì)分泌囊泡，分泌 泡最終靶向質(zhì)膜阮姬在TGN中發(fā)現(xiàn)的PIPs主要 通過(guò)分泌膜泡和CCVs直接循環(huán)到質(zhì)膜或在SNX1 區(qū)室中轉(zhuǎn)運(yùn)，也可以運(yùn)輸?shù)蕉嗯蒹w中進(jìn)行循環(huán)利用 或降解布雷菲德菌素A ( Brefeldin A, BFA)是一種真 菌毒素，可抑制ARF-GEF(某些腺苷核糖基化因子 小GTP酶)，如GNOM,從而抑制再循環(huán)內(nèi)涵體轉(zhuǎn)運(yùn) 至質(zhì)膜的過(guò)程。因此JFA處理可以引發(fā)一些蛋白 的聚集，形成BFA body %用BFA處理擬南芥觀察到 PIPs出現(xiàn)在BFA body中，表明PIPs的組成型循環(huán) 經(jīng)由ARF-GEF介導(dǎo)的途徑M %最近一項(xiàng)基

25、因篩查 發(fā)現(xiàn)一種新蛋白BEX5，可調(diào)節(jié)PIP從TGN到質(zhì)膜 的運(yùn)輸與野生型相比，在beX5-l突變體中，經(jīng) BFA處理并洗脫后由PIP2； 1-GFP形成的BFA body 仍然存在，表明BEX5參與了 PIPs從TGN循環(huán)到質(zhì) 膜的胞吐 %-PIP2; 1從質(zhì)膜的組成型胞吞是由 網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的,而在鹽脅迫條件下,tyrphostin A23 不能完全抑制PIPs的胞吞作用，但BFA仍會(huì)阻礙 胞吐作用心，說(shuō)明脅迫條件下PIPs的胞吞存在多 條途徑%2.2.3 PIPs蛋白的降解在干旱、鹽堿和高溫等惡劣環(huán)境下，陸生植物 自身的水分平衡調(diào)節(jié)是保證其正常生長(zhǎng)的必要條 件植物為了應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化，通過(guò)改

26、變自身組織 中PIPs的表達(dá)和活性來(lái)調(diào)節(jié)水分平衡膜蛋白能 夠通過(guò)被泛素化靶向蛋白酶體或自噬體途徑被輸 送到液泡進(jìn)行降解皿研究發(fā)現(xiàn)環(huán)膜錨定E3泛素 連接酶RmalHl和-PIP2; 1發(fā)生相互作用 RmalHl定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中，能夠抑制-PIP2; 1從 ER轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)膜，導(dǎo)致泛素化的-PIP2； 1通過(guò)蛋白 酶體途徑降解 Hachez等在擬南芥的研究中確 定了水通道蛋白降解和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)之間的一種非 常新穎的聯(lián)系板。TSPO是一種富含色氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn) 蛋白，它作為多應(yīng)激調(diào)節(jié)器能夠調(diào)控%-PIP2; 7的表 達(dá)量47 %通過(guò)BiFc實(shí)驗(yàn)證明-PIP2； 7與TSPO在 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體發(fā)生相互作用隨后利

27、用自 噬體途徑將復(fù)合物定向到液泡降解，這一過(guò)程受到 脫落酸誘導(dǎo)板。因此,植物細(xì)胞在水分脅迫下可以 通過(guò)多種途徑降解水通道蛋白，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的 滲透性3 PIPs蛋白的亞細(xì)胞定位用經(jīng)典的激光共聚焦顯微鏡觀察時(shí)，正常條件 下PIPs-GFP的熒光信號(hào)在質(zhì)膜上是連續(xù)分布的;而 有些膜蛋白，例如鉀離子通道蛋白KAT1會(huì)定位于 質(zhì)膜的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)中耶利用熒光漂白后恢復(fù)技術(shù) 對(duì)-PIP2； 1的側(cè)向遷移率進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)ER駐留 的-PIP2； 1突變體在ER膜上的側(cè)向遷移率較高， 而質(zhì)膜定位的野生型%-PIP2; 1在正常生長(zhǎng)條件下 顯示出相對(duì)低的側(cè)向遷移率由。應(yīng)用全內(nèi)反射顯 微術(shù)(total internal reflection fluorescence microscop