The Plant Cell | 鄧興旺研究組揭示植物光形態(tài)建成的重要分子機(jī)理
2018年8月10日，北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院鄧興旺教授研究組在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《The Plant Cell》在線發(fā)表題為“B-BOX DOMAIN PROTEIN28 Negatively Regulates Photomorphogenesis by Repressing the Activity of Transcription Factor HY5 and Undergoes COP1-mediated Degradation”的研究成果。
太陽(yáng)光不僅被植物通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)能，同時(shí)作為一個(gè)重要的外源環(huán)境信號(hào)調(diào)控植物的多個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，包括種子的萌發(fā)，幼苗的形態(tài)建成，植株的開(kāi)花以及生物周期節(jié)律等。在自然界中，埋在土壤中的種子萌發(fā)后，將進(jìn)行暗形態(tài)建成，破土而出見(jiàn)光后，則能夠進(jìn)行光形態(tài)建成，長(zhǎng)成健康的幼苗。CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1（COP1）是光形態(tài)建成的重要核心抑制子，它是一個(gè)含有RING結(jié)構(gòu)域的E3泛素連接酶，可以直接泛素化下游光形態(tài)建成促進(jìn)因子如HY5等，并促使它們通過(guò)26S蛋白酶體所降解，以此來(lái)抑制植物的光形態(tài)建成。BBX（B-box）蛋白是一類(lèi)含有B-box結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子，已有文獻(xiàn)報(bào)道，多個(gè)BBX蛋白在COP1-HY5核心調(diào)控組分所介導(dǎo)的光形態(tài)建成的過(guò)程中行使了重要功能。
結(jié)合遺傳學(xué)和生物化學(xué)的方法，鄧興旺教授團(tuán)隊(duì)鑒定了參與光形態(tài)建成的一個(gè)新的抑制因子，BBX28。BBX28是含有一個(gè)B-box結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子，屬于B-box蛋白第五亞家族的成員。在黑暗下，BBX28與COP1相互作用，并且COP1 會(huì)促進(jìn)BBX28通過(guò)26S蛋白酶體所降解。在光照下，由于COP1蛋白的活性受到多種分子機(jī)制的抑制，使得COP1蛋白的底物如HY5和BBX28等得以積累。而此時(shí)積累的BBX28和HY5在細(xì)胞核內(nèi)形成異源二聚體，通過(guò)抑制HY5對(duì)下游目的基因啟動(dòng)子上特異DNA基序的結(jié)合能力，來(lái)抑制HY5的轉(zhuǎn)錄活性，最終抑制植物的光形態(tài)建成。該項(xiàng)原創(chuàng)性的研究揭示了植物光形態(tài)建成中一項(xiàng)新的分子調(diào)控機(jī)制，為進(jìn)一步深入理解光調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育信號(hào)通路具有重要意義。
COP1-BBX28-HY5調(diào)控植物光形態(tài)建成的工作模型
本項(xiàng)研究工作以北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院為第一單位。北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院鄧興旺教授和美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校分子生物科學(xué)系許冬清博士是本文共同通訊作者；北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院林芳博士、南方科技大學(xué)生物系江燕博士為本文共同第一作者；北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院范六民教授和李健博士；南方科技大學(xué)生物系梁建生教授和嚴(yán)婷婷以及美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校分子生物科學(xué)系 Jeffey Chen教授參與了本項(xiàng)目的部分研究工作。
這項(xiàng)研究得到了北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南方科技大學(xué)、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)以及中國(guó)博士后科學(xué)基金的資助。
文章鏈接: http://www.plantcell.org/content/early/2018/08/10/tpc.18.00226
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