以高效率白色體運輸碼操控質體蛋白質生產
發布時間: 2025-06-24
植物細胞裡有一種叫「質體」的小工廠,可以根據細胞的需求變身成不同型態,其中最有名的是它們會在葉子中分化為葉綠體,相對較少人知道質體也會在種子和根部發育成儲存營養的「白色體」。由於人類主要食物大多是由植物的種子和根部而來,因此白色體與人類的食物系統關係更為直接。
為了依照人類需求改變白色體中的生合成過程,有效的蛋白質運輸至關重要。但一直以來,科學家都缺乏一個能有效把蛋白質送進白色體的工具。
本院分生所李秀敏研究團隊透過體外白色體輸入系統,成功找到6個高效率「運輸碼」(也叫運輸胜肽),它們就像是為蛋白質設計的「地址標籤」,能精準地引導蛋白質進入白色體。這些「運輸碼」的效率不僅與常用的葉綠體運輸胜肽相當,對於將蛋白質送進根和花瓣裡的白色體,效率甚至高出2到7倍。
進一步應用實驗中,研究團隊利用這些運輸碼將類胡蘿蔔素合成酶與抗除草劑合成酶分別送入水稻及阿拉伯芥的質體時,成功提升了類胡蘿蔔素的產量與除草劑抗性,顯示這些運輸碼在不同物種與不同乘載蛋白中都具高度適用性。這項研究開發了一套更有效的「蛋白質導航系統」,為植物代謝工程、營養強化與永續農業應用提供了全新的技術工具。本研究已於114年6月13日刊於《自然植物》(Nature Plants)。