国际顶尖学术期刊发文：江苏这个团队获重要突破

小君 2023-02-04 17:23:10 713

国际顶尖学术期刊发文：江苏这个团队获重要突破关注"南京师范大学本科招生"头条号，获取更多精彩资讯该项研究，历时5年完成。化学与材料科学学院博士后王丽红、博士研究生程梦竹和博士后杨清为论文的共同第一作者，南京师范大学黄晓华教授和北京大学邓兴旺教授为共同通讯作者。在此次黄晓华课题组的研究中，研究人员以La(III)和拟南芥分别为REEs和植物代表，将REEs放射自显影技术、免疫细胞化学方法、超高分辨显微技术、遗传学手段、计算化学、生物信息学、化学生物学等交叉学科研究技术和方法组合，首次实现了胞吞作用研究过程中关键分子[如La(III)及其靶分子、细胞外货物、受体及其衔接蛋白]的细胞行为直接可视化，揭示了叶细胞中La(III)的靶分子，即被细胞质膜表面糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定在质膜外AGPs，启动CME的新机制(图)。其中，研究发现：1)细胞外的新货物是La(III)、AGPs或它们的配合物；2)作为La(III)靶分子的AGPs既是

近日，南京师范大学黄晓华课题组在国家自然科学基金项目(批准号：21371100 21501068和31170477)等资助下，与北京大学邓兴旺教授、加州大学河滨分校杨贞标教授等研究人员合作，揭示植物细胞中REEs的靶分子即分泌型阿拉伯半乳糖蛋白(AGPs)扮演跨膜受体激活植物胞吞作用的机制。研究成果以"Arabinogalactan protein–rare earth element complexes activate plant endocytosis"为题，在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS《美国科学院院刊》)上在线发表。

PNAS是世界瞩目的多学科科学连续出版物，国际顶级刊物。主要发表研究报告、科学评论、学术报告会论文等内容，涵盖了生命科学、物理学和社会科学，每两周出版一期。

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黄晓华教授：南京师范大学教授、国家发改委稀土化学专家。1994为硕士生导师；2003为博士生导师；2006年被聘国家发改委稀土专家；2008年被聘江苏省高级人民法院知识产权审判技术专家及其人民陪审员; 2009年被聘中国稀土学会农医专业委员会副主任等。江苏省首批优秀青年骨干教师获得者、"333人才"及世界著名期刊PNAS Nature Communications等审稿人。

元素周期表中17种REEs，因其在工农业、国防和医药等领域广泛应用进入生态系统，成为生物体非必需微量元素。百余年来，因缺乏REEs细胞行为直接可视化及学科交叉探究技术及策略，REEs生物(尤其动、植物)效应的细胞学机制揭示，被公认是化学、生物等多学科交叉领域的共性难题。其中，植物存在细胞壁及细胞质膜外较强酸性环境，更难实现REEs细胞行为可视化与机制揭示。2014年黄晓华课题组首次利用REEs放射自显影等多学科交叉技术研究发现：REEs能打破叶胞吞惰性的进化规则而激活叶细胞胞吞作用，并致REEs被内化(至细胞内)(PNAS 2014 111 12936)，但REEs如何激活植物胞吞作用依然无法破解。胞吞作用，包括网格蛋白介导的胞吞作用(CME)，是真核生物(动物、植物等)的基本细胞过程。如，通过内化细胞外的货物(Cargoes)，CME在细胞信号、细胞分裂、细胞运动等多种细胞过程中起重要作用。因此，人们对货物的识别机理、CME机制及其过程进行了广泛研究。细胞外的货物被认为是通过跨膜受体来选择(识别)，跨膜受体结合细胞内的衔接蛋白来启动胞吞作用。然而，如何选择货物进行胞吞作用仍然很难确定，尤其如何实现货物的可视化及发现新货物，被认为是亟待破解的难题。

在此次黄晓华课题组的研究中，研究人员以La(III)和拟南芥分别为REEs和植物代表，将REEs放射自显影技术、免疫细胞化学方法、超高分辨显微技术、遗传学手段、计算化学、生物信息学、化学生物学等交叉学科研究技术和方法组合，首次实现了胞吞作用研究过程中关键分子[如La(III)及其靶分子、细胞外货物、受体及其衔接蛋白]的细胞行为直接可视化，揭示了叶细胞中La(III)的靶分子，即被细胞质膜表面糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定在质膜外AGPs，启动CME的新机制(图)。其中，研究发现：1)细胞外的新货物是La(III)、AGPs或它们的配合物；2)作为La(III)靶分子的AGPs既是细胞外货物受体，也是La(III)内化的货运蛋白；3)AGPs启动的胞吞过程为:被GPI锚在质膜外的AGPs→与La(III)形成配合物→从GPI锚定态到跨膜态(至质膜内)→结合细胞内的衔接蛋白(AP2)形成复合物→招募网格蛋白(Clathrin)至质膜内侧→与Clathrin形成复合物→启动CME；4)扮演跨膜受体启动CME的分泌型蛋白AGPs，是含有跨膜结构域的同源蛋白。此外，依赖AGPs活化的胞吞作用，也发生在La(III)作用的人体细胞中(因人体所必需的AGPs无法自身合成而主要来源于食用植物)。

生命科学研究显示，AGPs在生物体(如细胞分裂、胚胎发育等诸多过程)中扮演重要作用，但迄今未见任何AGPs与胞吞作用相关的报道。同时，细胞生物学研究最广泛且已明晰的是，启动生物体CME的蛋白为细胞质膜上跨膜受体蛋白。因此，该项研究不仅破解REEs如何激活叶细胞胞吞作用，且确定分泌型蛋白AGPs能作为CME货物受体发挥跨膜受体蛋白的功能，从而挑战了目前细胞外货物内吞作用的范式；同为阐明CME激活机制、AGPs生物学功能及REEs植物效应机理，提供了非常重要的理论与实验基础。

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