JIPB- 尹若賀課題組發(fā)現(xiàn)UV-B光受體UVR8結(jié)構(gòu)和功能之間的新關(guān)系
JIPB近日在線發(fā)表了農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院尹若賀課題組題為“The C-terminal 17 amino acids of the photoreceptor UVR8 is Involved in the fine-tuning of UV-B signaling”（全文鏈接https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12977）的研究論文。
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植物光受體（Photoreceptor）可以感知環(huán)境中的光信號，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控植物的生長發(fā)育，即光形態(tài)建成。高等植物體內(nèi)存在多種光受體，包括紅光/遠(yuǎn)紅光受體、藍(lán)光受體以及紫外光UV-B受體。紫外光UV-B?(280-315?nm) 是地球表面波長最短的太陽光譜波段。研究表明低劑量的紫外光UV-B可以通過光受體UVR8蛋白調(diào)控植物的光形態(tài)建成。利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)等方法研究表明UVR8蛋白主要包含7個(gè)富含β-折疊的WD40核心結(jié)構(gòu)域和靠近C-末端的一個(gè)由27個(gè)氨基酸組成的C27結(jié)構(gòu)域。C27結(jié)構(gòu)域?qū)VR8的光信號傳遞功能至關(guān)重要，是UVR8?的活性區(qū)域。其通過和多個(gè)不同的蛋白質(zhì)直接相互作用，以此來調(diào)控下游基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)變化和光形態(tài)建成 (Yin et al. 2015; Liang et al. 2018; Liang et al. 2019; Qian et al. 2020)。其中UVR8的互作蛋白COP1是UV-B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中一個(gè)不可或缺的元件。結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)包括C27在內(nèi)的UVR8?C-端大區(qū)域以不同的構(gòu)象形式存在，包括緊湊型和延展型的構(gòu)像 (Camacho et al. 2019)。這種不同的構(gòu)像很有可能調(diào)控C27與其它蛋白的相互作用，從而精細(xì)調(diào)控UV-B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，然而相關(guān)的功能研究尚未見報(bào)道。
該研究發(fā)現(xiàn)光受體UVR8 C-末端17個(gè)氨基酸能夠干擾UVR8的活性區(qū)域C27與下游關(guān)鍵蛋白COP1的相互作用，從而抑制UV-B信號轉(zhuǎn)導(dǎo) (Lin et al. 2020)。在UV-B的處理下，UVR8蛋白能夠和COP1相互作用。該相互作用不但能夠引起UVR8蛋白在細(xì)胞核內(nèi)的積累（COP1也在細(xì)胞核內(nèi)積累），而且也能夠解除COP1對轉(zhuǎn)錄因子HY5的負(fù)調(diào)控作用，從而促進(jìn)下游UV-B靶基因的轉(zhuǎn)錄。該研究分別在酵母和植物體內(nèi)進(jìn)行蛋白互作實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明C17的存在能夠明顯降低其相鄰的C27結(jié)構(gòu)域與 COP1的相互作用，抑制UV-B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
該工作進(jìn)一步加深了對光受體UVR8結(jié)構(gòu)和功能間關(guān)系的理解。值得注意的是C17 中有多個(gè)氨基酸在包括番茄和水稻等在內(nèi)的陸生植物UVR8中高度保守，表明這些氨基酸很可能在調(diào)控UVR8功能上具有重要作用。助理研究員林麗為該論文的第一張作者，碩士研究生童華茜和楊國騫博士也參與了該項(xiàng)研究工作，尹若賀為通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
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C17通過抑制UVR8和COP1的相互作用抑制UV-B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
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參考文獻(xiàn)
- Camacho IS, Theisen A, Johannissen LO, Diaz-Ramos LA, Christie JM, Jenkins GI, Bellina B, Barran P, Jones AR (2019) Native mass spectrometry reveals the conformational diversity of the UVR8 photoreceptor. Proc Natl Acad Sci U S A?116: 1116-1125
- Liang T, Mei S, Shi C, Yang Y, Peng Y, Ma L, Wang F, Li X, Huang X, Yin Y, Liu H (2018) UVR8 Interacts with BES1 and BIM1 to Regulate Transcription and Photomorphogenesis in Arabidopsis. Dev Cell?44: 512-523 e515
- Liang T, Yang Y, Liu H (2019) Signal transduction mediated by the plant UV-B photoreceptor UVR8. New Phytol?221: 1247-1252
- Lin L, Dong H, Yang G, Yin R (2020) The C-terminal 17 amino acids of the photoreceptor UVR8 is Involved in the fine-tuning of UV-B signaling. J Integr Plant Biol: doi: 10.1111/jipb.12977
- Qian C, Chen Z, Liu Q, Mao W, Chen Y, Tian W, Liu Y, Han J, Ouyang X, Huang X (2020) Coordinated Transcriptional Regulation by the UV-B Photoreceptor and Multiple Transcription Factors for Plant UV-B Responses. Mol Plant?13: 777-792
- Yin R, Arongaus AB, Binkert M, Ulm R (2015) Two distinct domains of the UVR8 photoreceptor interact with COP1 to initiate UV-B signaling in Arabidopsis. Plant Cell?27: 202-213
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