本文介绍了一项关于拟南芥（Arabidopsis thaliana）中过氧化物酶体（peroxisome）蛋白质导入机制的研究，特别是关于PEX5蛋白在PTS1（过氧化物酶体靶向信号1型）和PTS2（过氧化物酶体靶向信号2型）蛋白质导入中的作用。该研究由Khushali J. Patel、Yun-Ting Kao、Roxanna J. Llinas和Bonnie Bartel等人共同完成，发表在2019年的《Plant Direct》期刊上。
过氧化物酶体是细胞内的重要细胞器，参与多种代谢过程，包括脂肪酸β-氧化和光呼吸等。过氧化物酶体中的蛋白质通过两种靶向信号（PTS1和PTS2）被导入。PTS1信号位于蛋白质的C端，而PTS2信号位于N端。PEX5是PTS1信号的主要受体，同时也间接参与PTS2信号的导入，因为它与PTS2受体PEX7结合。尽管PEX5在PTS1和PTS2导入中都有重要作用，但此前在拟南芥中发现的PEX5突变体要么同时影响PTS1和PTS2导入，要么仅影响PTS2导入。本研究首次报道了一个仅影响PTS1导入的PEX5突变体（pex5-2），并详细分析了其表型和分子机制。
突变体筛选：通过正向遗传筛选，研究人员从拟南芥中筛选出对β-氧化缺陷的突变体，最终鉴定出一个新的PEX5突变体pex5-2。该突变体携带一个Gly498Arg的错义突变，位于PEX5蛋白的PTS1结合区域。
表型分析：pex5-2突变体表现出典型的过氧化物酶体功能缺陷，包括生长迟缓、对IBA（吲哚-3-丁酸）的抗性增强以及PTS1蛋白导入的显著减少。然而，PTS2蛋白的导入和处理仅受到轻微影响。
温度对表型的影响：研究发现，pex5-2突变体的表型在不同温度下表现出显著差异。高温（28°C）加剧了突变体的生长缺陷和PTS2蛋白处理缺陷，而低温（16°C）则部分缓解了这些缺陷。
分子机制分析：通过免疫印迹和荧光显微镜观察，研究人员发现pex5-2突变体中PEX5蛋白的积累量显著减少，且PTS1蛋白的导入效率大幅降低。然而，PTS2蛋白的导入和处理仍然相对正常，表明即使PTS1蛋白的导入减少，PTS2蛋白的处理仍然可以维持。
pex5-2突变体的PTS1导入缺陷：pex5-2突变体表现出显著的PTS1蛋白导入缺陷，但PTS2蛋白的导入和处理仅受到轻微影响。这表明PEX5在PTS1导入中的关键作用，而PTS2导入可能依赖于其他机制。
温度对pex5-2表型的影响：高温加剧了pex5-2突变体的生长缺陷和PTS2蛋白处理缺陷，而低温则部分缓解了这些缺陷。这表明PEX5的功能可能受到温度的调控。
PEX5蛋白水平的降低：pex5-2突变体中PEX5蛋白的积累量显著减少，这可能是由于突变导致PEX5蛋白的稳定性下降。
科学价值：本研究首次报道了一个仅影响PTS1导入的PEX5突变体，为理解PTS1和PTS2导入机制的差异提供了新的视角。此外，研究还揭示了温度对PEX5功能和过氧化物酶体功能的影响，为进一步研究环境因素对细胞器功能的影响提供了线索。
应用价值：过氧化物酶体功能缺陷与多种人类疾病相关，包括过氧化物酶体生物发生障碍（PBD）。本研究的结果可能为相关疾病的治疗提供新的思路，特别是通过调控温度或其他环境因素来缓解疾病症状。
首次发现仅影响PTS1导入的PEX5突变体：pex5-2突变体是首个仅影响PTS1导入的PEX5突变体，为研究PTS1和PTS2导入机制的差异提供了重要工具。
温度对PEX5功能的影响：研究发现温度可以显著影响pex5-2突变体的表型，揭示了环境因素对过氧化物酶体功能的调控作用。
PTS1和PTS2导入机制的独立性：研究结果表明，即使PTS1导入显著减少，PTS2蛋白的处理仍然可以维持，表明PTS1和PTS2导入机制具有一定的独立性。
本研究通过分析pex5-2突变体，揭示了PEX5在PTS1导入中的关键作用，并首次报道了一个仅影响PTS1导入的PEX5突变体。研究还发现温度可以显著影响PEX5的功能和过氧化物酶体的功能，为进一步研究环境因素对细胞器功能的影响提供了新的视角。这些发现不仅深化了我们对过氧化物酶体蛋白质导入机制的理解，也为相关疾病的治疗提供了潜在的新策略。