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The Plant Cell | 邓兴旺研究组揭示植物光形态建成的重要分子机理
日期: 2018-08-13       点击量: 3748

2018年8月10日,北京大学现代农学院邓兴旺教授研究组在国际知名学术期刊《The Plant Cell》在线发表题为“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。

太阳光不仅被植物通过光合作用转化为有机能,同时作为一个重要的外源环境信号调控植物的多个生长发育过程,包括种子的萌发,幼苗的形态建成,植株的开花以及生物周期节律等。在自然界中,埋在土壤中的种子萌发后,将进行暗形态建成,破土而出见光后,则能够进行光形态建成,长成健康的幼苗。CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1(COP1)是光形态建成的重要核心抑制子,它是一个含有RING结构域的E3泛素连接酶,可以直接泛素化下游光形态建成促进因子如HY5等,并促使它们通过26S蛋白酶体所降解,以此来抑制植物的光形态建成。BBX(B-box)蛋白是一类含有B-box结构域的转录调节子,已有文献报道,多个BBX蛋白在COP1-HY5核心调控组分所介导的光形态建成的过程中行使了重要功能。

结合遗传学和生物化学的方法,邓兴旺教授团队鉴定了参与光形态建成的一个新的抑制因子,BBX28。BBX28是含有一个B-box结构域的转录调节子,属于B-box蛋白第五亚家族的成员。在黑暗下,BBX28与COP1相互作用,并且COP1 会促进BBX28通过26S蛋白酶体所降解。在光照下,由于COP1蛋白的活性受到多种分子机制的抑制,使得COP1蛋白的底物如HY5和BBX28等得以积累。而此时积累的BBX28和HY5在细胞核内形成异源二聚体,通过抑制HY5对下游目的基因启动子上特异DNA基序的结合能力,来抑制HY5的转录活性,最终抑制植物的光形态建成。该项原创性的研究揭示了植物光形态建成中一项新的分子调控机制,为进一步深入理解光调控植物生长发育信号通路具有重要意义。

COP1-BBX28-HY5调控植物光形态建成的工作模型

本项研究工作以北京大学现代农学院、生命科学学院为第一单位。北京大学现代农学院、生命科学学院邓兴旺教授和美国得克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学系许冬清博士是本文共同通讯作者;北京大学现代农学院、生命科学学院林芳博士、南方科技大学生物系江燕博士为本文共同第一作者;北京大学现代农学院、生命科学学院范六民教授和李健博士;南方科技大学生物系梁建生教授和严婷婷以及美国得克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学系 Jeffey Chen教授参与了本项目的部分研究工作。

这项研究得到了北大-清华生命科学联合中心、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、南方科技大学、国家自然科学基金委员会以及中国博士后科学基金的资助。

文章链接: http://www.plantcell.org/content/early/2018/08/10/tpc.18.00226

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