美国加利福尼亚大学伯克利分校植物与微生物学学院青年科学家谷杨楠教授应邀访问国家重点实验室并做学术报告

来自美国加利福尼亚大学伯克利分校植物与微生物学学院的青年科学家谷杨楠教授应邀于6月14日访问了北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室，并在吕志和楼B101报告厅做了题为《Towards understanding of the plant nuclear membrane function》的报告，主持人为王伟研究员。

谷杨楠教授于2010年在西安交通大学获得生物工程学学士学位，2013年获美国印第安纳大学（Indiana University Bloomington）分子细胞发育生物学博士学位和应用统计学硕士双学位，2013-2017年在杜克大学/霍华德修斯医学院（Duke University/HHMI）从事博士后研究。2017年至2019年任清华大学生命科学学院研究员，博士生导师。2019年起在美国加利福尼亚大学伯克利分校植物与微生物学学院任助理教授。多年来谷杨楠实验室一直致力于植物分子免疫和细胞凋亡机制的研究，尤其是细胞核孔复合体相关的信号转导机制研究。

核膜(nuclear envelope, NE)是真核细胞的标志，在作为保护结构的同时还是一个关键的信号传导平台。蛋白质可以选择性地在NE中聚集并调控一系列分子过程。NE成分与人类的许多遗传疾病密切相关，因此已在后生动物和酵母中进行了广泛研究，但植物中NE的成分与功能却知之甚少。谷老师的研究聚焦于植物的NE，他们结合了邻近标记技术（PL），无标记定量质谱（LFQMS）和比例分析法更加精准全面地研究NE蛋白的种类与功能。

在报告中，谷老师首先简单介绍了核孔复合体的结构，然后介绍了研究中分析核膜内膜蛋白的方法。在研究中，他们选择了核膜内膜的保守蛋白AtSUN1，并将其与生物素连接酶（BioID2）融合，使用35S: HA-BioID2-SUN1转基因品系进行了PL-LFQMS实验，以分析核膜内膜上的蛋白。同理，使用外核膜锚定蛋白WIT1进行同样的实验就能够得到与核膜外膜相关的蛋白。将这两组数据和Mock样品的数据进行比对，就能分别得到与SUN1和WIT1特异性相关的蛋白。接下来谷杨楠助理教分享了一些与分子伴侣CDC48有关的SUN1特异性相关蛋白，包括两种泛素融合降解蛋白（UFD1B和UFD1C），两种PUX蛋白（PUX4和PUX5）。经过后续的酵母双杂实验确认，PUX4、PUX5、UFD1B和UFD1C可能直接参与植物中的CDC48依赖性蛋白水解途径。此外，SUN1蛋白的降解被MG132抑制，却不被康纳霉素A抑制，说明在植物中其降解通过蛋白酶体途径进行，而不是自噬进行。在使用MG132处理后再进行35S: HA-BioID2-SUN1品系的PL-LFQMS实验，可以捕获到CDC48-UFD-NPL4复合物，PUX3、PUX4和PUX5蛋白，说明CDC48以及后续的26S蛋白酶体途径可能参与到SUN1降解，并且这个过程可能受PUX3/4/5蛋白调节。再次使用35S: PUX5-BioID2转基因植株进行PL-LFQMS实验，可以捕获到PUX3，PUX4，和CDC48复合体组分，这表明这三个蛋白可能互相结合，与CDC48复合体一同发挥作用；同时，PUX5也可以与核骨架蛋白CRWN4互作，说明其可以与核骨架蛋白结合，锚定在内膜上。构建pux3 pux4 pux5三突变体后检测可以发现，其SUN1含量显著降低，PUX3、PUX4和PUX5蛋白会影响CDC48的ATPase活性。最后，谷杨楠助理教授进行总结，他们发现了一套核膜内膜蛋白依赖26S蛋白酶体的降解系统，通过CDC48复合体发挥作用，并受到核内膜锚定的PUX3、PUX4和PUX5蛋白负调节。

本次学术交流吸引了众多师生参与，现场气氛活跃。报告结束后，谷老师与在座的教师和学生进行了热烈的讨论交流。