The Plant Cell | 鄧興旺研究組揭示植物光形態(tài)建成的重要分子機理
2018年8月10日，北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院鄧興旺教授研究組在國際知名學術(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。
太陽光不僅被植物通過光合作用轉(zhuǎn)化為有機能，同時作為一個重要的外源環(huán)境信號調(diào)控植物的多個生長發(fā)育過程，包括種子的萌發(fā)，幼苗的形態(tài)建成，植株的開花以及生物周期節(jié)律等。在自然界中，埋在土壤中的種子萌發(fā)后，將進行暗形態(tài)建成，破土而出見光后，則能夠進行光形態(tài)建成，長成健康的幼苗。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)建成促進因子如HY5等，并促使它們通過26S蛋白酶體所降解，以此來抑制植物的光形態(tài)建成。BBX（B-box）蛋白是一類含有B-box結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子，已有文獻報道，多個BBX蛋白在COP1-HY5核心調(diào)控組分所介導的光形態(tài)建成的過程中行使了重要功能。
結(jié)合遺傳學和生物化學的方法，鄧興旺教授團隊鑒定了參與光形態(tài)建成的一個新的抑制因子，BBX28。BBX28是含有一個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 會促進BBX28通過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制的抑制，使得COP1蛋白的底物如HY5和BBX28等得以積累。而此時積累的BBX28和HY5在細胞核內(nèi)形成異源二聚體，通過抑制HY5對下游目的基因啟動子上特異DNA基序的結(jié)合能力，來抑制HY5的轉(zhuǎn)錄活性，最終抑制植物的光形態(tài)建成。該項原創(chuàng)性的研究揭示了植物光形態(tài)建成中一項新的分子調(diào)控機制，為進一步深入理解光調(diào)控植物生長發(fā)育信號通路具有重要意義。
COP1-BBX28-HY5調(diào)控植物光形態(tài)建成的工作模型
本項研究工作以北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院、生命科學學院為第一單位。北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院、生命科學學院鄧興旺教授和美國得克薩斯大學奧斯汀分校分子生物科學系許冬清博士是本文共同通訊作者；北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院、生命科學學院林芳博士、南方科技大學生物系江燕博士為本文共同第一作者；北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院、生命科學學院范六民教授和李健博士；南方科技大學生物系梁建生教授和嚴婷婷以及美國得克薩斯大學奧斯汀分校分子生物科學系 Jeffey Chen教授參與了本項目的部分研究工作。
這項研究得到了北大-清華生命科學聯(lián)合中心、蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點實驗室、南方科技大學、國家自然科學基金委員會以及中國博士后科學基金的資助。
文章鏈接: http://www.plantcell.org/content/early/2018/08/10/tpc.18.00226
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