Science|植物细胞渗透胁迫感知的新机制

位于细胞膜内外的水分子因膜两侧存在渗透压梯度而自发迁移的现象被称为渗透作用。

细胞伴水而生，因此，经常面临细胞内外渗透压不平衡的挑战，即渗透胁迫。

当细胞暴露于渗透胁迫环境中时，其体积由于水分快速进出细胞而发生明显变化。体积变化进而引发一系列可被细胞感知的物理化学信号。

例如，细胞膜上因体积变化导致的张力变化可以通过激活跨膜的机械力敏感型离子通道（包括PIEZO, OSCA/TMEM63及MSL家族成员）介导快速的钙离子内流，从而触发细胞内部的渗透信号转导及适应反应。这一途径一度被认为是细胞感受渗透胁迫的唯一机制。

然而，体积变化带来的影响并不仅限于膜张力的改变，如高渗胁迫导致的细胞收缩就能显著地增加细胞内部大分子的拥挤程度。

本文研究发现了分子拥挤敏感蛋白 DCP5 可作为多功能的植物渗透感受器 (osmosensor)，通过相分离介导一个细胞质中渗透胁迫感知与适应的全新机制。

与经典的由信号转导过程实现的渗透胁迫应答途径不同，DCP5 在感知渗透胁迫的同时直接实现了胁迫应答，无需额外的信使分子参与，因而更具时效性。而由 DOSG 装配引发的翻译调控也代表了植物渗透胁迫适应过程中的一个新层次。

此外，该研究也为蛋白无序区作为胞内环境理化性质感受器的观点提供了重要的实验证据。

DCP5 harbors a plant-specific intramolecular crowding sensor (ICS) that undergoes conformational change and drives phase separation in response to osmotically intensified molecular crowding.

DCP5含有一个植物特有的内分子拥挤传感器（ICS），该传感器在渗透压力增强引起的分子拥挤作用下发生构象变化，并驱动相分离。

Upon hyperosmolarity exposure, DCP5 rapidly and reversibly assembles to DCP5-enriched osmotic stress granules (DOSGs), which sequestrate plenty of mRNA and regulatory proteins, and thus adaptively reprograms both the translatome and transcriptome to facilitate plant osmotic stress adaptation.

在暴露于高渗条件下，DCP5迅速且可逆地组装成富含DCP5的渗透胁迫颗粒（DOSGs），这些颗粒捕获了大量的mRNA和调控蛋白，从而适应性地重新编程转录组和翻译组，以促进植物对渗透胁迫的适应。

Our findings uncover a cytoplasmic osmosensing mechanism mediated by DCP5 with plant-specific molecular crowding sensitivity and suggest a stress sensory function for hyperosmotically induced stress granules.

我们的发现揭示了一种由DCP5介导的、具有植物特异性分子拥挤敏感性的胞质渗透压感应机制，并为高渗透压诱导的应激颗粒提出了一种应激传感功能。