有关细胞器的新发现可以让濒临死亡的植物起死回生
一百多年前，科学家们就已经意识到植物细胞中有一种特殊的细胞器。然而，加州大学河滨分校的科学家们直到现在才发现这个细胞器在衰老中的关键作用。研究人员最初的目的是更广泛地了解植物细胞的哪些部分控制着植物对感染、盐分过多或光照过少等压力的反应。巧合的是，他们发现这个细胞器和一种负责维持细胞器的蛋白质控制着植物是否能在经常处于黑暗中的情况下存活下来。
这一发现发表在《自然-植物》杂志的一篇文章中，研究小组对此感到非常兴奋。
"对我们来说，这一发现意义重大。我们第一次明确了细胞中一个细胞器的深远重要性，而这个细胞器以前与衰老过程并无关联，"加州大学洛杉矶分校分子生物学杰出教授、这篇新文章的合著者凯蒂-德赫什（Katie Dehesh）说。
高尔基体和 COG 蛋白：细胞健康的关键角色
高尔基体是由一系列杯状膜包囊组成的细胞器，有时被形容为像一叠泄了气的气球或一些掉落的千层面。它将细胞中的各种分子分类，确保它们到达正确的位置。
"高尔基体就像是细胞的邮局。它们将蛋白质和脂质打包并发送到需要的地方，"UCR 植物学和植物科学系研究员、新研究的共同作者 Heeseung Choi 说。"高尔基体受损会给细胞活动带来混乱和麻烦，影响细胞如何工作和保持健康"。
加州大学河滨分校研究人员 Heeseung Choi 和 Katie Dehesh 在实验室里拿着嫩绿和老黄的拟南芥植物。图片来源：Katie Dehesh/加州大学河滨分校
如果说高尔基体是邮局，那么 COG 蛋白就是邮递员。这种蛋白质能控制和协调小囊"信封"的运动，这些小囊"信封"能将其他分子运送到细胞周围。
此外，COG 还能帮助高尔基体将糖连接到其他蛋白质或脂质上，然后再将它们送到细胞的其他地方。这种糖修饰被称为糖基化，对包括免疫反应在内的许多生物过程都至关重要。
通过实验了解 COG 的作用
为了进一步了解 COG 如何影响植物细胞，研究小组对一些植物进行了改造，使其无法产生 COG。在正常生长条件下，经过改造的植物生长良好，与未改造的植物没有区别。
然而，剥夺植物的光照意味着植物无法利用阳光制造糖来促进生长。当暴露在过度的黑暗中时，不含 COG 的突变体植物的叶子开始变黄、起皱和变薄，这是植物即将死亡的迹象。
"在黑暗中，COG突变体显示出衰老的迹象，野生、未改良的植物通常在第九天左右出现这种迹象。但在突变体中，这些迹象在短短三天内就表现出来了，"Choi 说。
"逆转突变让 COG 蛋白重新回到植物体内，植物迅速恢复了生机。"Dehesh说："一旦我们逆转了突变，它们就像什么都没发生过一样。这些反应凸显了COG蛋白和高尔基体正常功能在压力管理中的关键重要性。"
这一发现的兴奋之处在于，人类、植物和所有真核生物的细胞中都有高尔基体。现在，植物可以作为一个平台来探索高尔基体在人类衰老中的复杂作用。因此，研究小组正计划进一步研究这项研究成果背后的分子机制。
Dehesh说："我们的研究不仅增进了我们对植物衰老过程的了解，而且还为人类衰老提供了重要线索。当 COG 蛋白复合物不能正常工作时，它可能会使我们的细胞加速衰老，就像我们在植物身上看到的那样，当它们缺乏光照时也是如此。这一突破可能会对衰老和老年相关疾病的研究产生深远影响。"
编译来源：ScitechDaily
