细胞自噬在各种逆境胁迫下对调节植物的生存起到关键作用,是一类依赖于溶酶体和液泡的蛋白质降解途径,在真核生物中高度保守。植物细胞中该降解途径主要发生在液泡中,通过液泡水解酶降解胞内回收物、破损的细胞器,以维持自身的生长发育和内环境稳态。模式植物拟南芥中已经鉴定到多个关键的ATGs基因,它们对自噬体的形成和调控起到关键作用。拟南芥中ATG1/ATG13为自噬调控的核心组分,对自噬体到液泡的转运十分重要,而蛋白激酶、蛋白磷酸酶对关键ATG蛋白的翻译后修饰目前在植物中报道甚少。本实验室通过磷酸组学分析和质谱鉴定,寻找TOPP4可能的互作蛋白。在蛋白磷酸组学分析中发现,与野生型相比,topp4-1中自噬蛋白ATGx磷酸化水平发生显著上调,同时质谱也鉴定到ATGx的肽段,酵母双杂实验证明ATGx和TOPP4之间确实存在很强的互作。通过酵母双杂和Bi FC实验发现TOPP4与自噬关键蛋白ATGx,ATG8a,ATG8e和ATGy之间均有互作。topp4-1对C源的缺乏极度敏感,表现出黄化早衰的自噬表型,但T-DNA插入株系topp4-3中未观察到自噬表型。在C源、N源缺乏条件下,施加抑制剂Con A处理后,topp4-1中自噬体的数目有了明显增加,但仍少于野生型,暗示topp4-1在自噬体的形成方面可能存在缺陷。在C源和N源缺乏条件下,利用Pro TOPP4-GUS,Pro ATG8e-GUS转基因株系发现,TOPP4和ATG8e在子叶、下胚轴、根中有相似的强烈表达,表明具有相似的表达模式。酵母双杂实验结果表明ATGx和PP1家族中TOPP1,TOPP4,TOPP5,TOPP8之间均存在互作,暗示PP1通过ATGx复合体参与植物细胞自噬过程。总之,以上研究结果证明拟南芥蛋白磷酸酶PP1参与了植物细胞自噬过程。