（2021.1.16 华中农业大学）

近日，我校油菜团队首次发现了植物鞘磷脂GIPC可以被NPC4水解，揭示了NPC4介导的植物膜脂重塑新机制。

磷是植物生长发育所必需的一种大量元素，植物对磷素的有效性利用是提高植物产量的关键。细胞内大量的磷素用于细胞膜磷脂的合成，细胞膜磷脂是细胞内磷素的储存库。植物在缺磷条件下，膜磷脂会被磷脂酶水解释放出磷素供其他必需含磷物质（如DNA、RNA、ATP和蛋白质等）的合成，植物通过该机制适应磷素的缺乏，这一代谢过程通过多个关键磷脂酶完成。

非特异性磷脂酶C4（NPC4）是植物NPC家族中活性最强的，在缺磷条件下被诱导表达最高的一个基因。NPC4在植物缺磷条件下的代谢功能尚不清楚，解析NPC4代谢功能的分子生化机制对植物磷素的高效利用意义重大。

在该研究中，研究者通过扩大拟南芥缺磷条件下脂质组的检测，发现植物特有的鞘磷脂糖基肌醇磷酸神经酰胺（glycosyl inositol phosphoryl ceramide，GIPC）在缺磷条件下会显著下降，同时根中鞘糖脂葡萄糖神经酰胺（glucosylceramide，GlcCer）会大幅度上升。研究者检测了缺磷条件下npc4体内的鞘脂变化情况，发现与野生型（WT）相比，缺磷条件下npc4中GIPC的含量显著高于WT，同时GlcCer的含量则显著低于WT，缺磷条件下NPC4的缺失导致鞘脂代谢受阻。研究者进一步通过体外酶活实验分析发现NPC4可将GIPC水解形成羟基神经酰胺（hydroxyceramide，hCer）和带磷酸基团的极性头部。基因表达分析表明拟南芥在缺磷条件下NPC4和GCS（glucosylceramide synthase，葡萄糖神经酰胺合成酶）会被大量诱导表達，诱导的GCS将NPC4水解GIPC生成的hCer转化为GlcCer。……