Nature Plants：植物衰老的秘密藏在高尔基体中

很多年以前，科学家们就知道植物细胞中存在高尔基体。不过直到现在，加州大学河滨分校的科学家才发现高尔基体在衰老中发挥关键作用。

研究人员最初是想了解植物细胞中的哪些成分控制着植物对感染、盐分过多或光照过少等外界胁迫的反应。意外的是，他们发现高尔基体以及其中的一种蛋白质控制着植物是否能够在经常处于暗处的情况下存活下来。

这篇题为“COG-imposed Golgi functional integrity determines the onset of dark-induced senescence”的论文发表在《Nature Plants》杂志上。

通讯作者、加州大学河滨分校的Katayoon Dehesh教授表示："对我们来说，这一发现意义重大。我们第一次明确了高尔基体的重要性，而它之前从未与衰老过程相关联。"

高尔基体由数个扁平囊泡堆在一起形成，看起来有点像一叠泄了气的气球。它负责对细胞中的各种分子进行分类，以确保它们到达正确的位置。

第一作者、加州大学河滨分校的研究人员Heeseung Choi称："高尔基体就像是细胞的邮局。它们将蛋白质和脂质打包，发送到需要的地方。高尔基体受损会给细胞的活动带来混乱和麻烦，影响细胞的工作和健康。

如果说高尔基体是邮局，那么COG蛋白就是邮递员。这种蛋白质控制并协调微小囊泡的运动，这些囊泡将多个分子运送到细胞各处。

此外，COG还能帮助高尔基体将糖分附着到其他蛋白质或脂质上，然后再将它们运送到细胞的其他地方。这种修饰称为糖基化，对包括免疫反应在内的许多生物过程都至关重要。

为了进一步了解COG如何影响植物细胞，研究团队对拟南芥进行了改造，使它们不能产生COG。在正常生长条件下，改造后的植物也能很好地生长，与未改造的植物没有区别。

之后，他们剥夺了植物的光照，这意味着植物无法利用阳光制造糖来促进生长。在暴露于过度黑暗中时，不含COG的突变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。在野生的未改造植物中，这些迹象通常在第九天左右出现。但在突变体中，这些迹象在短短三天内就表现出来了，"Choi谈道。

在植物重新表达COG后，它们很快就恢复了生机。"一旦我们逆转了突变，它们就像什么都没发生过一样，" Dehesh说。研究人员认为，这些反应凸显了COG蛋白和高尔基体的正常功能在胁迫管理中的重要性。

令人兴奋的是，人类、植物以及所有真核生物的细胞中都有高尔基体。如今，植物可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，研究团队计划进一步研究这项成果背后的分子机制。

"这项研究不仅推进了我们对植物如何衰老的了解，而且还能为人类的衰老提供重要线索，" Dehesh说。“当COG蛋白复合物无法正常工作时，它可能会加速细胞的衰老，就像我们在植物身上看到的那样。这一突破有望会对衰老和老年病的研究产生深远影响。”