Dense vesicles (DVs) are vesicular carriers, unique to plants, that mediate post-Golgi trafficking of storage proteins to protein storage vacuoles (PSVs) in seeds. However, the molecular mechanisms regulating the directional targeting of DVs to PSVs remain elusive. Here, we show that the rice (Oryza sativa) glutelin precursor accumulation5 (gpa5) mutant is defective in directional targeting of DVs to PSVs, resulting in discharge of its cargo proteins into the extracellular space. Molecular cloning revealed that GPA5 encodes a plant-unique phox-homology domain-containing protein homologous to Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) ENDOSOMAL RAB EFFECTOR WITH PX-DOMAIN. We show that GPA5 is a membrane-associated protein capable of forming homodimers and that it is specifically localized to DVs in developing endosperm. Colocalization, biochemical, and genetic evidence demonstrates that GPA5 acts in concert with Rab5a and VPS9a to regulate DV-mediated post-Golgi trafficking to PSVs. Furthermore, we demonstrated that GPA5 physically interacts with a class C core vacuole/endosome tethering complex and a seed plant-specific VAMP727-containing R-soluble N-ethylmaleimide sensitive factor attachment protein receptor complex. Collectively, our results suggest that GPA5 functions as a plant-specific effector of Rab5a required for mediating tethering and membrane fusion of DVs with PSVs in rice endosperm.

中文翻译：

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GPA5 编码高尔基体后水稻储存蛋白运输所需的 Rab5a 效应器。

致密囊泡 (DV) 是植物特有的囊泡载体，介导高尔基体后将储存蛋白运输至种子中的蛋白质储存液泡 (PSV)。然而，调节 DV 定向靶向 PSV 的分子机制仍然难以捉摸。在这里，我们发现水稻（Oryza sativa）谷蛋白前体积累5（gpa5）突变体在将DV定向靶向PSV方面存在缺陷，导致其货物蛋白释放到细胞外空间。分子克隆显示，GPA5 编码植物特有的含有 phox 同源结构域的蛋白质，与具有 PX-结构域的拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 内体 RAB 效应子同源。我们证明 GPA5 是一种膜相关蛋白，能够形成同型二聚体，并且在发育中的胚乳中特异性定位于 DV。共定位、生化、遗传证据表明，GPA5 与 Rab5a 和 VPS9a 协同作用，调节 DV 介导的高尔基体后向 PSV 的运输。此外，我们证明了 GPA5 与 C 类核心液泡/内体束缚复合物和种子植物特异性的含有 VAMP727 的 R-可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体复合物发生物理相互作用。总的来说，我们的结果表明，GPA5 作为 Rab5a 的植物特异性效应子发挥作用，介导水稻胚乳中 DV 与 PSV 的束缚和膜融合。我们证明了 GPA5 与 C 类核心液泡/内体束缚复合物和种子植物特异性 VAMP727 含有 R-可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体复合物发生物理相互作用。总的来说，我们的结果表明，GPA5 作为 Rab5a 的植物特异性效应子发挥作用，介导水稻胚乳中 DV 与 PSV 的束缚和膜融合。我们证明了 GPA5 与 C 类核心液泡/内体束缚复合物和种子植物特异性 VAMP727 含有 R-可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体复合物发生物理相互作用。总的来说，我们的结果表明，GPA5 作为 Rab5a 的植物特异性效应子发挥作用，介导水稻胚乳中 DV 与 PSV 的束缚和膜融合。