中国科学院植物研究所张立新团队发现，液液相转换驱动叶绿体内蛋白分选。相关论文于2020年3月12日在线发表于国际学术期刊《细胞》。

研究人员确定了两个拟南芥锚定蛋白重复蛋白STT1和STT2，它们专门介导叶绿体双精氨酸易位（cpTat）途径的蛋白到类囊体膜的分选。

 

STT1和STT2通过其C末端锚定蛋白结构域的相互作用形成独特的异二聚体。cpTat底物与STT复合物N端固有无序区的结合引起液-液相分离。

 

STT低聚物的多价性质对于相分离至关重要。STT-Hcf106相互作用能够逆转相分离，并有助于货物蛋白靶向和跨类囊体膜转运。

 

因此，相分离液滴的形成是叶绿体内蛋白分选的新机制。这些发现突出了相分离调节细胞器生成的保守机制。

 

据介绍，在真核细胞中，细胞器的产生对于细胞功能和细胞存活至关重要。光合作用能够把二氧化碳和水合成为有机物，并放出氧气。

 

叶绿体是植物光合作用场所，具有复杂内部膜网络。叶绿体是由光合细菌共生演变而来的，在光合作用及其他多种重要生理过程中发挥着关键性的作用。

 

叶绿体具有半自主性，95%叶绿体蛋白是由核基因编码的，在胞质中合成为前体后，通过叶绿体外被膜和内被膜上的转运通道将蛋白质转入叶绿体的不同区域才能使叶绿体行使光合功能。

 

然而，核内编码的叶绿体蛋白如何跨过拥挤的基质迁移到类囊体膜，并精确地靶定到特异性类囊体膜复合物的分子机制尚不清楚。

 

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张立新，中国科学院植物研究所研究员。主要研究工作：1.光合膜复合物生成和降解的分子机理。从突变体筛选和蛋白质互作等方法筛选光合膜复合物生成和降解的调控因子，研究重要调控蛋白的作用方式和作用机制，进而阐释其相互作用的调控机理。2.质核信号转导机理。研究叶绿体与细胞核之间信号传导的本质，以及叶绿体信号调控光合作用的分子机理，并探讨质核信号在植物生长发育中作用。（据中国科学院植物研究所网站）

 

附：英文原文

Title: Liquid-Liquid Phase Transition Drives Intra-chloroplast Cargo Sorting

Author: Min Ouyang, Xiaoyi Li, Jing Zhang, Peiqiang Feng, Hua Pu, Lingxi Kong, Zechen Bai, Liwei Rong, Xiumei Xu, Wei Chi, Qiang Wang, Fan Chen, Congming Lu, Jianren Shen, Lixin Zhang

Issue&Volume: 2020-03-12

Abstract: In eukaryotic cells, organelle biogenesis is pivotal for cellular function and cellsurvival. Chloroplasts are unique organelles with a complex internal membrane network.The mechanisms of the migration of imported nuclear-encoded chloroplast proteins acrossthe crowded stroma to thylakoid membranes are less understood. Here, we identifiedtwo Arabidopsis ankyrin-repeat proteins, STT1 and STT2, that specifically mediate sorting of chloroplasttwin arginine translocation (cpTat) pathway proteins to thylakoid membranes. STT1and STT2 form a unique hetero-dimer through interaction of their C-terminal ankyrindomains. Binding of cpTat substrate by N-terminal intrinsically disordered regionsof STT complex induces liquid-liquid phase separation. The multivalent nature of STToligomer is critical for phase separation. STT-Hcf106 interactions reverse phase separationand facilitate cargo targeting and translocation across thylakoid membranes. Thus,the formation of phase-separated droplets emerges as a novel mechanism of intra-chloroplastcargo sorting. Our findings highlight a conserved mechanism of phase separation inregulating organelle biogenesis.

DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.045

Source: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30222-1