IntJMolSci水稻

长链酰基辅酶A合成酶（LACS）参与脂肪合成、脂肪酸分解代谢和脂肪酸在亚细胞间的转运。本文是年AyaKitajima-Koga等在Int.J.Mol.Sci上发表的“FunctionalAnalysisofRiceLong-ChainAcyl-CoASynthetase9(OsLACS9)intheChloroplastEnvelopeMembrane.”介绍了叶绿体上OsLACS9的功能机制。

LACS9早期研究定位于拟南芥叶绿体膜，参与脂肪酸合成出口，而脂肪酸合成和淀粉颗粒密切相关，质体中部分脂肪酸和直链淀粉螺旋结合在淀粉颗粒中，质体中含有α-淀粉酶亚型I-1（AmyI-1），该酶是淀粉代谢的重要调节酶，本文就AmyI-1和LACS9在协调淀粉代谢和生长的网络中的功能进行了深入研究。首先进行了表型鉴定发现OsLACS9缺失导致根、茎、叶生物量下降，尤其影响第5节间发育。

图1.植株表型鉴定

OsLACS9和脂肪酸合成有关，而脂肪酸和淀粉颗粒密切相关，进而对质体中淀粉颗粒进行了透射电镜分析发现在非绿色细胞中含有大淀粉颗粒，在分化的绿色细胞中，突变系与WT明显差异，WT中淀粉颗粒比非绿色区域小而lacs9突变体仍然显示大淀粉颗粒存在，说明OsLACS9功能丧失可能影响AmyI-1的酶活和淀粉代谢。

图2.淀粉颗粒观察

为研究OsLACS9和AmyI-1间作用关系，对其进行了亚细胞定位，AmyI-1在WT的叶绿体中有，在lacs9中几乎不含，证实了AmyI-1在lacs9细胞质体中的受到抑制。此外，对膜和可溶性组分中叶提取物的细胞分离分析表明，证实额OsLACS9是一种叶绿体膜蛋白。

图3.亚细胞定位

进一步观察了OsLACS9蛋白定位阐明其亚细胞定位，叶绿体周围出现环状荧光，更说明OsLACS9在质体膜上。

图4.OsLACS9定位

BiFC试验寻找AmyI-1和OsLACS9相互作用，发现OsLACS9可能参与AmyI-1的质体靶向机制，两者没有直接相互作用。

A：瞬时表达OsLACS9-GFP和WxTP-Ds红（质体基质标记）

B-C：OsLACS9nYFP和OsLACS9cYFP

图5.BIFC实验

为了评估OsLACS9的细胞器靶向作用，共聚焦研究了瞬时表达和定位，发现OsLACS9-N末端的30个氨基酸残基，作为预测的ER信号肽，是OsLACS9靶向质体所必需的。

A.OsLACS9-GFP和淀粉合成酶1共聚焦激光扫描

B-E.质体放大图F-I.荧光统计

图6.共聚焦成像图

图7.Model

结论：OsLACS9可能通过分泌途径向质体招募AmyI-1，使淀粉有效分解代谢，有助于植物生长。LACS介导质体脂质合成途径已被证实,本文研究发现LACS9在淀粉代谢中的额外作用，为更好地理解LACS蛋白在脂肪和碳水化合物代谢中的作用奠定基础。