蛋白质N-糖基化在拟南芥生长周期中的变化规律及去糖基化对根发育的影响

作者：王婷; 羊欢欢; 赵弘巍; Josef Voglmeir; 刘丽^*

来源：植物学报, 2021, 56(03): 262-274.

• 拟南芥
• N-糖链
• 根发育
• 去糖基化

蛋白质N-糖基化修饰在植物生长发育中发挥重要作用。为探究蛋白质N-糖基化在拟南芥(Arabidopsis thaliana)整个生长周期中的变化规律以及去N-糖基化对拟南芥生根发育的影响,通过N-糖链酶解和HPLC与MALDI-TOF-MS分析解析了不同生长时期的拟南芥Col-0植株的N-糖链组成(结构和含量)变化。以BSA溶液为阴性对照,无菌去离子水为空白对照,用N-糖酰胺酶(PNGase Rz)溶液处理拟南芥幼苗8小时;然后继续在MS培养基中培养5天、10天,测量主根长度并检测N-糖链组成的变化。结果显示,从拟南芥中解析出12种N-糖链结构,其中包括4个高甘露糖型和8个复杂型。在拟南芥整个生长周期中,复杂型N-糖链含量始终高于高甘露糖型,其中含木糖和岩藻糖的复杂型结构是N-糖链的主要组成,而Man3XylFucGlcNAc2含量最高。高甘露糖型N-糖链含量由幼苗期的13.87%缓慢上升至抽薹期的19.02%,盛花期回落至17.98%,而在长角果成熟期快速下降至最低点2.36%,衰老期再度小幅回升至5.23%。用高浓度糖酰胺酶液PNGase Rz处理后,可观察到幼苗主根生长受到显著抑制,且培养10天后仍然无法恢复正常;而低浓度酶液处理组与阴性对照组差异不显著,根长和生长状态基本正常。糖链分析结果显示,与对照组相比,高、低浓度酶液处理组的N-糖链组成均发生显著变化,主要表现为高甘露糖型含量显著低于空白对照组,同时随生长时间的延长该差异逐渐减小,最终消失。研究表明,拟南芥N-糖基化组成随着生长发育发生周期性变化,且去糖基化酶处理能够瞬时影响拟南芥蛋白质N-糖基化修饰,进而抑制根的发育。

• 单位
  南京农业大学