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                                                          黃烯教授課題組在《PNAS》上揭示UV-B光信號調控植物發育的新機制

                                                          發佈時間:2019-02-21來源:网易彩票點擊數:700

                                                          2019220日aaaa,細胞應激生物學國家重點實驗室、廈門大學网易彩票黃烯教授課題組在PNAS在線發表了題爲Two E3 Ligases Antagonistically Regulate the UV-B Response in Arabidopsis的研究論文aaaaa,揭示了擬南芥中兩類泛素連接酶形成“抑制”與“去抑制”機器aaaaa,拮抗調控UV-B光形態建成的分子機制aaa。

                                                          光是自然界中影響動植物生命活動的重要環境因子aaaa。種子萌發後aaa,植物幼苗出土感知環境中的光信號並調節自身組織和器官建成的發育過程aaaaa,稱爲光形態建成aaaaa。植物對紫外光UV-B波段(280-315nm)十分敏感aaaa。適度的UV-B光照能夠促進幼苗進行光形態建成aaa,幫助植物獲得抵禦脅迫的能力aaaa。隨着2011年植物UV-B光受體UVR8的鑑定aaa,UV-B光信號的感知與轉導機制被逐步研究aaaaa。然而植物體內UV-B光信號轉導網絡如何建立仍不明晰aaa,尤其是正負調控機制如何平衡所知甚少aaaaa。 

                                                          COP1CUL4-DDB1是動植物中保守的兩類泛素連接酶aaa,能夠識別特異底物蛋白使其降解aaa,從而廣泛參與各種生命過程的調控aaaaa。在幼苗出土前的黑暗環境中aaa,COP1CUL4-DDB1協同降解光形態建成核心轉錄因子HY5aaaaa,抑制光形態建成發生aaaaa。幼苗出土後aaaaa,植物通過UV-B光受體UVR8感知逐漸增強的UV-B光照aaa,起始光信號轉導aaa。UVR8持續激活的植株在幼苗階段呈現組成型光形態建成aaaa,在成體階段極度矮化aaaaa,說明適度的光信號轉導爲植物的正常發育所需aaa。爲研究UV-B光信號的正負調控如何制衡aaa,研究人員從探究負調控HY5的“剎車”機制入手aaaaa,首先鑑定到同源蛋白RUP1RUP2爲新的HY5互作因子aaaa。通過分析RUP1RUP2的氨基酸序列aaaa,研究人員發現二者均含有作爲CUL4-DDB1泛素連接酶組分的經典結構域aaaaa,由此推測RUP1RUP2可能是CUL4-DDB1泛素連接酶的底物結合蛋白aaaa,並通過遺傳和生化手段積揭示了CUL4-DDB1RUP1/RUP2UV-B下組裝成泛素連接酶複合體介導HY5蛋白通過26S-蛋白酶體途徑進行降解aaa,從而抑制光形態建成aaaa。

                                                          有意思的是aaaaa,COP1UV-B光下幫助HY5蛋白的穩定aaaa,促進光形態建成aaa。而在其他光照條件下則介導HY5蛋白的降解aaaaa,抑制光形態建成aaaa。作爲光形態建成的關鍵調控因子aaa,COP1如何行使截然相反的功能是光信號領域懸而未決的問題aaaaa。研究人員發現COP1能與RUP1/RUP2蛋白髮生直接的相互作用aaaa,並利用多種實驗手段闡明瞭它們的相互作用一方面隔離了HY5COP1aaaa,另一方面使RUP1/RUP2COP1泛素化而降解aaaaa,進而促使HY5蛋白穩定積累aaaa,光形態建成得以順利進行aaaa。


                                                          綜上aaa,該研究首次在蛋白穩定性調控層面上解析了UV-B光信號轉導機制aaa,鑑定了在UV-B光信號轉導過程中起“剎車“作用的泛素連接酶CUL4-DDB1-RUP1/RUP2aaaa,揭示了RUP1/RUP2影響UVR8構象之外的新功能aaaaa,同時解析了COP1“以攻爲守”aaaa,通過降解新底物RUP1/RUP2從而穩定HY5aaaa,實現功能反轉的分子機制aaaa。CUL4-DDB1-RUP1/RUP2-HY5COP1-RUP1/RUP2這兩套“泛素連接酶-底物”模塊通過複雜又精細的調控作用aaa,保證了植物對UV-B光信號的適度應答aaaa。該成果爲UV-B光調控植物發育的機制研究闡明瞭新途徑aaaaa,爲紫外光能源的科學利用提供了新思路aaaaa。

                                                          廈門大學网易彩票博士生任慧爲論文第一作者aaa,黃烯教授爲通訊作者aaaa。該研究工作得到了北京大學鄧興旺教授、福建農林大學陳栩教授的大力支持aaaa,在國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助下完成aaaa。

                                                          原文鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2019/02/15/1816268116

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