永利691932012年4月15日,我所周俭民实验室在Nature杂志在线发表题为“A Xanthomonas uridine 5’-monophosphate transferase inhibits

2019-11-18 09:46栏目:科技资讯
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3月28日,第82期第一作者讲坛在中科大厦一楼报告厅如期举行,本次的主讲人是上海生科院植生生态所薛红卫课题组的博士生谭树堂,他作了题为“黑暗与光明:植物Ⅰ型酪蛋白激酶的功能探索”的精彩报告。

,我所周俭民实验室在Nature杂志在线发表题为“AXanthomonasuridine5’-monophosphate transferase inhibits plant immune kinases”的文章。该项研究揭示了野油菜黄单胞菌III型效应蛋白AvrAC攻击植物免疫系统、增强细菌毒性的生化机理。

丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase, MAPK)是真核生物整合胞外信号与细胞反应的重要信号枢纽。MAPK在跨膜受体的下游,通过磷酸化不同底物蛋白来激发特异的基因表达和细胞反应。因此,MAPK底物蛋白的研究将加深研究人员对植物感受外界信号后启动特异细胞反应机制的认识。然而,蛋白磷酸化的瞬时性给MAPK底物的鉴定造成了一定的困难。中国科学院微生物研究所邱金龙课题组创新性地利用组成型激活形式的MPK4为诱饵,筛选拟南芥酵母双杂交文库获得了其互作蛋白MYB75。MYB75是一种R2R3类转录因子,调控花青素的积累。研究发现,MPK4与MYB75在体内相互作用,且这种互作依赖于MPK4的激酶活性。MPK4参与了光诱导的花青素积累,与MPK4互作是MYB75调控花青素合成的功能所必需的。进一步研究发现,MPK4可被光信号激活。激活的MPK4磷酸化MYB75,且磷酸化主要发生在Thr126和Thr131位点。磷酸化使MYB75蛋白的稳定性增加,从而显著促进花青素的合成。有趣的是,这种MYB75蛋白稳定性的增加并不依赖于E3泛素连接酶COP1。研究结果揭示了MPK4介导的MYB75磷酸化是光诱导的花青素积累所必需的。

谭树堂博士系统地介绍了自己的研究课题,概括了Ⅰ型酪蛋白激酶的研究历程。CK1是真核生物中一类可以酪蛋白为底物的蛋白激酶,在动物和酵母中研究的比较多,它通过磷酸化不同的底物在细胞周期、生物钟等生命活动中发挥重要功能。谭树堂博士所在的实验室对水稻和拟南芥中的CK1开展了系统的功能研究,并率先在国际上报道了水稻CK1的分子遗传学研究成果,发现CK1在激素响应中起着重要作用。通过以模式植物拟南芥为研究系统,他们发现拟南芥中两个高度同源的CK1,即CK1.3和CK1.4,是植物蓝光信号转导中的重要组分,二者均可磷酸化casein,且它们的突变体均表现为下胚轴变短。对突变体的进一步分析发现,二者特异地对蓝光超敏感,而两个激酶的过表达材料均与之相反。根据已有的报道,蓝光受体隐花色素CRY2在由黑暗转蓝光照射时会发生快速的磷酸化,谭树堂博士的研究发现CK1.3/4以蓝光依赖的方式磷酸化CRY2,并找到了CRY2发生磷酸化的位点。最终得出结论,CK1.3与CK1.4是蓝光信号途径的重要负调控组分,且它们可以直接磷酸化蓝光受体CRY2,影响其稳定性与功能,以此参与到光形态建成与生长发育中。这项工作的意义在于:发现了新的蓝光信号的组分,即CK1;验证了之前发表的隐花色素可以被磷酸化修饰的工作,并找到了负责其磷酸化的重要的蛋白激酶;是磷酸化修饰参与蛋白降解的一个有力证据。相关研究论文已发表于2013年第25期《The Plant Cell》杂志上。谭树堂博士详尽、细致地介绍了他的研究课题,在场的同学都认真聆听了他的报告,并就相关问题进行提问,谭树堂博士也一一给出了详细的解答。

植物天然免疫在感受到病原微生物来源的分子后激活,其中两个蛋白激酶BIK1和RIPK在免疫通路中起关键作用。野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xcc,Xanthomonas campestrispvcampestris)是一种在全球范围内引起十字花科植物黑腐病的重要病原细菌。AvrAC是一个广泛存在于Xcc菌株中的效应蛋白。研究发现AvrAC可以与拟南芥免疫信号通路中两个重要的细胞质受体类激酶BIK1和RIPK直接互作,并抑制其激酶活性。遗传证据显示BIK1是AvrAC的关键靶蛋白。进一步研究发现AvrAC具有全新的尿苷单磷酸转移酶催化功能,通过修饰底物BIK1和RIPK激活环中的保守丝氨酸和苏氨酸,阻止这两个激酶的磷酸化,从而达到抑制植物免疫信号通路的作用。

作为最主要的环境信号之一,光影响植物的多个生理和代谢过程。目前,对植物光受体的研究相对清楚,但是光调节下游反应的信号转导机理仍然所知甚少。该项研究工作揭示了MAPK在光信号转导中发挥着重要作用。此外,该工作也为蛋白激酶底物的筛选和鉴定提供了新思路。上述研究成果已在线发表在《植物细胞》(The Plant Cell)上。邱金龙课题组的李盛楠及王文义为文章的共同第一作者,邱金龙为通讯作者。该研究得到了中科院战略性先导科技专项和国家自然科学基金的资助。

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