近日，华中农业大学油菜团队与美国密苏里大学圣路易斯分校/唐纳德丹佛斯植物科学中心的最新合作研究成果发表，研究揭示了植物非特异性磷脂酶C4的定位机制。
非特异性磷脂酶C（non-specific phospholipase C，NPC）是植物特有的一类磷脂酶家族，因其对底物没有特异性而得名。拟南芥有6个NPC基因，研究表明，不同NPC在植物的生长发育和逆境响应过程中发挥着完全不同的作用，NPC功能上的差异可能由于它们的亚细胞定位不同造成的。NPC4与NPC5氨基酸序列相似性达88%，NPC4和NPC5都不存在跨膜结构域，NPC5定位于胞质中，而NPC4则定位于细胞质膜，NPC4的细胞质膜定位机制仍然未知。
在该研究中，研究者分析发现NPC4的C末端比NPC5多了17个氨基酸，对NPC4的C末端进行截短，发现NPC4Δ17定位于细胞质中，表明NPC4蛋白质C末端17氨基酸对于其细胞质膜定位是必须的。进一步分析发现不同物种NPC4的C末端序列存在一个保守的半胱氨酸（cysteine，cys）位点，对NPC4第533位的半胱氨酸（Cys-533）进行点突变，发现NPC4C533A也定位于细胞质中，表明该位点Cys决定了其细胞质膜定位。Cys位点酰基化修饰是决定蛋白质亚细胞定位的一种重要方式，通过酰基化检测、体外酶活、质谱分析等鉴定到拟南芥NPC4的Cys-533为棕榈酸酰基化修饰。进一步分析发现，定位于细胞质膜的油菜BnaC01.NPC4第531位的半胱氨酸也受到了棕榈酸酰化修饰。
为了研究NPC4的酰基化修饰是否是其水解细胞质膜脂筏中鞘脂的关键，研究者发现NPC4C533A的突变不影响其酶活，通过互补实验发现NPC4C533A无法回补npc4突变体在缺磷条件下鞘脂代谢的缺陷，这是由于NPC4C533A定位于细胞质中，无法水解细胞质膜脂筏中的鞘脂。以上结果表明，蛋白质C末端半胱氨酸的棕榈酸酰基化修饰导致NPC4定位于细胞质膜，进而决定了其在缺磷条件下参与膜脂重塑的功能。
本研究进一步解析了磷脂酶在植物缺磷胁迫下膜质重塑的作用机制，揭示了非特异性磷脂酶C功能差异的分子机制，为植物进一步提高磷素利用效率、提高作物产量提供理论基础和指导。
