真核细胞中，细胞器的生物发生对于细胞功能和生存具有重要意义。然而，对于细胞核编码的叶绿体蛋白如何通过拥挤的基质被迁移到类囊体的机制还不清楚。Ouyang等人在拟南芥中鉴定出两个具有锚蛋白重复的蛋白STT1和STT2。这两个蛋白能特异性介导叶绿体cpTat途径蛋白向类囊体膜上的转运。STT1和STT2蛋白通过C端的锚蛋白结构域形成异源二聚体。而通过STT复合体N端内在无序的结构与底物cpTat的结合导致了液态-液态的相分离。STT与Hcf106的互作又逆转了相分离，促进了货物的定位和跨类囊体膜的转运。相分离微粒的形成是一种全新的叶绿体内货物分选的机制。
通过筛选与cpTat途径中OE23互作的蛋白，发现锚蛋白EMB506与OE23存在互作。而且这种互作是特异性与cpTat途径中的蛋白，包括OE17和PsaN等，但不包括其他途径如cpSec途径的OE33蛋白。此外，通过序列分析，发现另外一个叶绿体中的锚蛋白重复蛋白AKRP与EMB506有很高的一致性。因此将EMB506和AKRP命名为STT1和STT2。
通过双分子荧光互补实验和这趟密度梯度离心分离证实了STT1和STT2存在直接互作。利用放射性标记的OE23前体蛋白（pOE23），证实了STT复合体与pOE23存在互作。进一步分析发现，STT的内在无序区域（intrinsically disordered region, IDR）与cpTat通路蛋白的转运肽区域互作。更确切地说，是与转运肽的类囊体腔定位肽段（lumenal targeting peptide, LTP）互作。
当STT复合体和OE23的LTP段相混合时，会造成溶液变乳白色，这表明发生了相分离。进一步实验发现，当STT1或者STT2单独与LTP孵育时，不会形成球状的液滴，而是形成不会则的聚集。通过荧光漂白恢复实验，发现表达STT1-GFP/OE23以及STT2-GFP/OE23不能在漂白后恢复。而三者同时表达则可以恢复。
通过在STT1/stt1和STT2/stt2杂合背景下转入自身启动子驱动的荧光标记的STT cDNA，发现能够回补表型。但将STT蛋白中相分离关键的氨基酸残基突变后则会导致蛋白转运效率的显著降低。
而Hcf106与STT之间的互作，会抑制STTs-OE23的相分离，使得货物停靠。
这一发现首次揭示出叶绿体cpTat依赖的转运途径中cpTat底物的路径选择机制，并且为底物蛋白如何在拥挤的细胞分隔中进行分选的提供了重要线索。
Title: Liquid-Liquid Phase Transition Drives Intra-chloroplast Cargo Sorting
Authors: Min Ouyang, Xiaoyi Li, Jing Zhang, Peiqiang Feng, Hua Pu, Lingxi Kong, Zechen Bai, Liwei Rong, Xiumei Xu, Wei Chi, Qiang Wang, Fan Chen, Congming Lu, Jianren Shen & Lixin Zhang
Link: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30222-1
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.045
Publication date: 2020/03/12
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