中科院遗传发育所李红菊团队发现植物细胞内质网结构调控因子

内质网是真核细胞内膜系统中重要的细胞器，是细胞中蛋白质、脂质和糖类等物质的合成基地，同时可与其他细胞器密切互作，共同完成多种生物学过程。内质网是由小管 (tubule) 和片层 (sheet) 膜囊连接交互形成的高度动态网状结构。其形态 (ER shape) 由形态调控因子决定，并与环境适应、发育和细胞内环境密切相关。不同类型的植物细胞在不同的发育状态下，可以保持内质网腔相对稳定的厚度，且维持特定的小管和片层比例，但目前这些结构特征的维持机制尚待研究。

2022年11月17日，中国科学院遗传与发育生物研究所李红菊研究员团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为SUN3/4/5 proteins regulate endoplasmic reticulum tubule formation and luminal spacing in Arabidopsis的研究论文，发现了三个调控内质网管网结构平衡和内质网腔厚度的蛋白SUN3, SUN4和SUN5。

该研究对不同类型sun3/4/5突变体细胞以及SUN3/4/5过表达的烟草细胞进行透射电镜和激光共聚焦显微镜观察，于突变体中观察到内质网塌陷、片层增加和小管减少，但过表达的细胞表现为片层局部膨大。突变体的内质网片层增加现象不能被已知的小管形成因子Reticulon恢复，说明SUN3/4/5可能以一种新的机制起作用。分析SUN3/4/5在酵母中同源基因的突变体slp1，发现slp1酵母也表现为片层增加的表型，提示了一种进化上保守的机制。同时，该研究还发现SUN3/4/5互作蛋白POD1的一个赖氨基酸富集区的缺失突变所导致的内质网结构重塑表型是SUN3/4/5依赖的。此外，通过荧光互补手段，该研究确认了SUN3/4/5蛋白在内质网膜上的拓扑结构。

综上，该研究发现了一类新的内质网结构塑形因子，并揭示该调控机制在进化上是保守的。

图：SUN3/4/5调控内质网腔的厚度和小管形成

中科院遗传发育所薛勇博士和贾鹏飞博士为该论文共同第一作者，李红菊研究员为通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.11.004