内膜系统是真核细胞区别于原核细胞的一个典型特征。内膜系统由许多细胞器组成,每一种细胞器都有各自独特的组分和功能。为了维持细胞器在功能和形态上的动态平衡,细胞器之间进行着大量的膜组分和细胞器腔内物质的交换,这一过程通过蛋白质运输来完成。其中,蛋白从ER运输到Golgi通过COPII有被小泡完成,它由5个细胞质蛋白组成,分别是Sar1、内衣被组分SEC23和SEC24,外衣被组分SEC13和SEC31。SEC24在真核生物中高度保守,其表面分布多个货物结合位点,能和分泌蛋白的信号肽相互作用,进而将蛋白招募到COPII小泡中。早期的研究表明,拟南芥中含有4个SEC24亚型(SEC24A-D),其中SEC24A第693位氨基酸点突变会造成ER和Golgi形态异常,该位点在真核生物中高度保守,并对货物蛋白的分选发挥重要功能。该位点的突变对蛋白质的分选和运输产生怎样的影响目前还不清楚。其次,曹晓风研究团队发现,拟南芥SEC24蛋白可以被精氨酸甲基转移酶4(AtPRMT4)在其N端进行特异性的甲基化修饰,但是该修饰对SEC24功能发挥产生的影响目前还不知道。为了研究上述两个问题,本实验利用ITRAQ技术,对AtPRMT4突变株和sec24a单碱基突变株的总蛋白做了分析,利用SDS-PAGE联同LC-MS/MS技术做了液泡蛋白的分析,并与野生型中相应的蛋白组分进行比较,从细胞水平和亚细胞水平分析SEC24的甲基化修饰缺失和SEC24A第693位精氨酸突变对其功能发挥产生的影响。通过比较野生型和AtPRMT4突变株中总蛋白的变化发现,AtPRMT4突变株中差异蛋白质主要定位在叶绿体和质体中,这些蛋白质在光合作用的电子传递链中发挥功能,并且都被不同程度的下调。据此,我们推测SE24的甲基化修饰可能影响定位在叶绿体膜上蛋白质的分选,使这些膜蛋白不能正确运输到其耙细胞器而被降解。sec24a单碱基突变株中差异蛋白的定位也在叶绿体和质体部分,且这些蛋白主要是位于基质中的可溶性蛋白,它们在碳代谢途径中发挥氧化还原酶活性和葡糖苷酶活性,我们推测SEC24A第693位氨基酸突变可能影响定位于叶绿体基质中可溶性蛋白质的分选和运输。利用超速离心技术成功分离了野生型和突变株的液泡蛋白。对AtPRMT4突变株中液泡蛋白质分析发现,缺失的液泡蛋白大多为膜结合蛋白,而sec24a单碱基突变株中缺失的液泡蛋白质大多为可溶性蛋白,进一步从亚细胞水平证实了SEC24的甲基化修饰对膜结合蛋白的分选发挥重要功能,SEC24A第693位精氨酸对可溶性蛋白的分选发挥重要作用,但以上推测还要做进一步研究来证实。