沈锦波组最新综述 | 植物细胞蛋白质囊泡运输研究技术与方法

来源：中国科学杂志社

植物细胞与其他真核细胞一样，含有多种膜包围的细胞器，并在细胞生命活动中发挥重要作用。在后基因组时代，编码蛋白的亚细胞定位和转运机制研究是了解其生物学功能的基础。

近日，浙江农林大学沈锦波教授课题组在SCIENCE CHINA Life Sciences发表了题为"Protein Trafficking in Plant Cells: Tools and Markers"的综述文章。该综述重点着眼于植物内膜系统，系统总结了目前在植物细胞中研究蛋白质亚细胞定位的技术方法、细胞器的标记蛋白（marker protein），并且探讨了蛋白质亚细胞定位研究中容易出现的问题和解决途径。

该综述第一部分主要阐述研究植物蛋白质亚细胞定位和转运机制的技术方法。详细介绍了细胞器分级分离技术（Organelle fractionation）、免疫荧光（Immunofluorescence）、免疫电镜（Immunoelectron microscopy）、瞬时表达（Transient Expression）和药剂处理（Pharmaceutical treatment）等方法。重点叙述了利用多种最新技术的显微镜（超分辨显微镜、光片显微镜、Fluorescence correlation spectroscopy、Correlative light and electron microscopy等）观察荧光融合蛋白确定蛋白的亚细胞定位和动态转运的方法。

第二部分重点介绍植物内膜系统细胞器的标记蛋白。在植物细胞中，细胞器之间通过囊泡联系成一个整体，称为“内膜系统”，在多细胞生物的细胞增殖、细胞分化、维持细胞稳态和功能等方面发挥重要作用。植物内膜系统主要包括核膜、内质网（ER）、高尔基体（Glogi）、反式高尔基体网状结构/早期内涵体（TGN/EE）、液泡前体/多囊泡体/晚期内涵体（PVC/MVB/LE）、液泡(Vacuole)、质膜（PM）和不同类型的转运囊泡。目前，细胞器荧光标记蛋白是通过把已知的锚定序列连接到荧光蛋白构建而成。例如，荧光蛋白连接上核定位序列，以此作为细胞核的标记蛋白。该综述这一部分重点总结了植物细胞内膜系统 ER、Glogi、TGN/EE、PVC/MVB/LE、Vacuole、PM 等细胞器的标记蛋白（下图）。

植物内膜系统蛋白质转运途径、细胞器标记蛋白和抑制剂

综述的最后一部分重点阐述蛋白共定位时容易出现的问题及解决方法。目前常用的研究蛋白共定位的方法如构建荧光融合蛋白、蛋白过表达等容易造成错误共定位的现象。例如，在构建融合荧光蛋白时，荧光蛋白放在目标蛋白的C端、N端或蛋白的中间，可能会导致蛋白定位在不同的细胞器；而蛋白过表达则会通过数量优势改变蛋白的定位或特定的转运路线。另外，蛋白与蛋白之间的招募作用也会导致目标蛋白从原始定位被招募到其他细胞器。对于这些问题，该综述都进行了探讨，并提出了相应的解决方法。

浙江农林大学沈锦波教授为该论文的通讯作者，朱冬梅硕士为该论文的第一作者。华南师范大学高彩吉教授也参与了该综述的撰写。

文章信息：

Zhu, D., Zhang, M., Gao, C., and Shen, J. (2019). Protein trafficking in plant cells: Tools and markers. Sci China Life Sci 62, https://doi.org/10.1007/

S11427-019-9598-3