3月13日，湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、省部共建生物催化與酶工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室歐陽(yáng)敏教授在國(guó)際頂級(jí)期刊《Cell》上發(fā)表題為“Liquid-liquid phase transition drives intra-chloroplast cargo sorting ”（《液-液相分離調(diào)控葉綠體蛋白的運(yùn)輸和分選》）的研究論文。該論文由湖北大學(xué)，中科院植物研究所以及河南大學(xué)共同完成，歐陽(yáng)敏教授為本文唯一第一作者，中科院植物研究所張立新教授為通訊作者。這是湖北大學(xué)教師首次以第一作者身份在《Cell》上發(fā)表研究論文（見(jiàn)圖1）。
圖1.論文封面
光合作用是地球上最大規(guī)模地利用太陽(yáng)能，把二氧化碳和水合成為有機(jī)物，并放出氧氣的過(guò)程。葉綠體是植物光合作用場(chǎng)所。葉綠體是由光合細(xì)菌共生演變而來(lái)的，在光合作用及其他多種重要生理過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。葉綠體具有半自主性，95%葉綠體蛋白是由核基因編碼的，胞質(zhì)合成為前體后，通過(guò)葉綠體外被膜和內(nèi)被膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)通道將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入葉綠體的不同區(qū)域才能使葉綠體行使光合功能。然而一直以來(lái)科學(xué)家們對(duì)于核編碼葉綠體蛋白在跨過(guò)葉綠體被膜之后，是如何被分選，穿過(guò)擁擠的基質(zhì)空間，并精確地靶定到特異性的類(lèi)囊體膜受體復(fù)合物的分子機(jī)制依然不清楚。
該研究發(fā)現(xiàn)了位于葉綠體基質(zhì)的關(guān)鍵蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)分選因子STT1與STT2，闡明了雙精氨酸依賴(lài)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑的底物如何識(shí)別、分選以及如何轉(zhuǎn)運(yùn)靶定到雙精氨酸依賴(lài)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑的分子機(jī)制。STT1與STT2蛋白都包含N端的IDR (intrinsically disordered region) 結(jié)構(gòu)域與C端的ankyrin repeat結(jié)構(gòu)域。STT1與STT2能夠依賴(lài)于ankyrin repeat結(jié)構(gòu)域的相互作用形成一個(gè)橢圓球狀異源二聚體結(jié)構(gòu)，而STT1與STT2的IDR區(qū)域分別含有保守的WEEPD基序與LVP-W基序，識(shí)別底物信號(hào)肽的雙精氨酸(RR)基序與疏水結(jié)構(gòu)域（H domain）。研究表明底物結(jié)合激活STT復(fù)合物進(jìn)一步的組裝相分離形成濃縮的液滴。STT-底物相分離液滴協(xié)助底物穿過(guò)葉綠體基質(zhì)從而靶定到類(lèi)囊體膜。而Hcf106能夠抑制STT的相分離從而釋放底物，完成底物的正確運(yùn)輸與裝配。這種方式可能既能確保底物折疊，同時(shí)保持底物信號(hào)肽的活性便于被下游Tatc/Hcf106通道識(shí)別，阻礙STT-Hcf106結(jié)合會(huì)阻斷Tat底物的運(yùn)輸，影響植物光合作用從而導(dǎo)致植物致死的表型。該研究首次發(fā)現(xiàn)了相分離調(diào)控葉綠體蛋白的運(yùn)輸，從而調(diào)控葉綠體生成和光合作用。同時(shí)該研究強(qiáng)調(diào)了相分離調(diào)控蛋白運(yùn)輸是在所有物種都存在的普遍機(jī)制。因此該研究同時(shí)拓展了相分離與蛋白運(yùn)輸?shù)难芯款I(lǐng)域，也為研究細(xì)胞是如何精確調(diào)控其各種生理活動(dòng)拓展了思路（見(jiàn)圖2）。
圖2.圖解摘要
據(jù)悉，歐陽(yáng)敏于2004年畢業(yè)于武漢大學(xué)生物學(xué)基地班專(zhuān)業(yè)，之后在中科院植物所攻讀博士學(xué)位。2010年博士畢業(yè)之后以助理研究員身份在植物研究所工作，2016年3月晉升為副研究員。2019年1月加盟湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、省部共建生物催化與酶工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
在科學(xué)研究方面，歐陽(yáng)敏主要以高等植物的葉綠體為研究對(duì)象，通過(guò)分離與鑒定參與光合催化酶的組裝與轉(zhuǎn)運(yùn)的分子伴侶蛋白，并以遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)以及結(jié)構(gòu)生物學(xué)相結(jié)合的方法，從多個(gè)層面對(duì)葉綠體生物發(fā)生與光合作用分子機(jī)制展開(kāi)深入研究，并獲得了創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)。在科學(xué)成果方面，歐陽(yáng)敏以通訊作者以及第一作者身份在Cell, Nature Communication, Nat Plants, Proc Natl Acad Sci USA等國(guó)際知名期刊上發(fā)表論文共7篇。歐陽(yáng)敏主持國(guó)家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題以及中科院青年促進(jìn)會(huì)基金項(xiàng)目，主持項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)380萬(wàn)。此外，歐陽(yáng)敏于2012年獲評(píng)盧嘉錫青年人才獎(jiǎng)，2013年入選中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)， 2017年入選中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員。
《Cell》（《細(xì)胞》）是美國(guó)愛(ài)思維爾(Elsevier)出版公司旗下的細(xì)胞出版社(Cell Press)發(fā)行的關(guān)于生命科學(xué)領(lǐng)域最新研究發(fā)現(xiàn)的雜志。與《自然》和《科學(xué)》并列，是全世界最權(quán)威的學(xué)術(shù)雜志之一。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.045
