福建农林大学许卫锋团队揭示N-糖基化参与拟南芥碱胁迫应答的新机制

责编 | 王一

天冬酰胺(N)连接的糖基化是真核生物中一种重要的蛋白共翻译和翻译后修饰方式，在蛋白折叠、质量控制和蛋白分选过程中起重要作用 (Helenius et al., 2001)。近年来的研究表明，N-糖链上的末端甘露糖剪切对于植物根发育、细胞壁合成和盐胁迫应答至关重要 (Liebminger et al., 2009; Liu et al., 2018; Veit et al., 2018)。然而，N-糖基化在碱胁迫应答中的作用仍不得而知。

近日，福建农林大学许卫锋团队在Cell Press旗下交叉学科期刊iScience在线发表题为MNSs-mediated N-glycan processing is essential for auxin homeostasis in Arabidopsis roots during alkaline response的研究论文，揭示了N-糖基化参与拟南芥碱胁迫应答的新机制。

内质网I型α-甘露糖苷酶(MNS3)和高尔基体I型α-甘露糖苷酶(MNS1和MNS2)负责剪切N-糖链末端的甘露糖残基，参与N-糖链的加工过程 (Liebminger et al., 2009)。许卫锋团队研究发现，碱胁迫处理能够部分恢复拟南芥mns1 mns2 mns3三突变体根生长抑制的表型，野生型植株在甘露糖苷酶抑制剂Kifunensine处理下也表现出相似的碱恢复表型，暗示MNS1-3介导的N-糖基化参与植物碱胁迫应答。

进一步非损伤微测、药理学处理、N-糖基化修饰组学分析以及生长素含量测定等研究表明：MNS1-3突变会到导致生长素内稳态相关糖蛋白具有异常的N-糖链，影响其蛋白稳定性、定位和功能；正常条件下(pH 6.0)，mns1 mns2 mns3突变体根细胞生长素水平极低，H+内流，根生长受到抑制；碱胁迫条件下(pH 8.2)，生长素内稳态相关糖蛋白N-糖基化水平降低，根细胞生长素水平部分恢复， H+外排，根生长得到维持。

总之，该研究将N-糖基化修饰、生长素内稳态以及碱胁迫应答联系起来，为碱胁迫应答分子机制的解析和耐碱作物品种的培育提供新思路。

福建农林大学夏天雨博士为该论文的第一作者，许卫锋教授为通讯作者。福建农林大学生命科学学院2021届硕士研究生詹玉洁、2019届硕士研究生穆阳杰和香港浸会大学张建华教授也参与了本研究。该研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金和牛顿高级学者基金的资助。

参考文献：

Helenius, A., Aebi, and Markus (2001). Intracellular functions of N-linked glycans. Science 291, 2364-2369.

Liebminger, E., Hüttner, S., Vavra, U., Fischl, R., Schoberer, J., Grass, J., Blaukopf, C., Seifert, G.J., Altmann, F., Mach, L., and Strasser, R. (2009). Class I α-mannosidases are required for N-glycan processing and root development in Arabidopsis thaliana. Plant Cell 21, 3850-3867.

Liu, C., Niu, G., Zhang, H., Sun, Y., Sun, S., Yu, F., Lu, S., Yang, Y., Li, J., and Hong, Z. (2018). Trimming of N-glycans by the Golgi-Localized α-1,2-mannosidases, MNS1 and MNS2, is crucial for maintaining RSW2 protein abundance during salt stress in Arabidopsis. Mol. Plant 11, 678-690.

Veit, C., König, J., Altmann, F., and Strasser, R. (2018). Processing of the terminal alpha-1,2-linked mannose residues from oligomannosidic N-glycans is critical for proper root growth. Front. Plant Sci 9, 1807. 10.3389/fpls.2018.01807.

https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)00568-5