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復旦大學生科院長江學者Cell子刊解析信號傳導
2013-12-27 閱讀(377)
來自復旦大學生命科學學院，上海交通大學的研究人員發(fā)表了題為“Strigolactone/MAX2-Induced Degradation of Brassinosteroid Transcriptional Effector BES1 Regulates Shoot Branching"的文章，建立了一條從受體到下游轉(zhuǎn)錄因子的較為完整的獨腳金內(nèi)酯SL信號轉(zhuǎn)導通路，為深入了解SL對植物生長發(fā)育的調(diào)控機制，這一研究成果公布在Cell出版社旗下Developmental Cell雜志上。文章的通訊作者是復旦大學生科院長江學者王學路教授，其長期從事植物遺傳學、植物激素信號轉(zhuǎn)導和逆境下植物生長發(fā)育的機制研究，在Science，Dev. Cell，PNAS，Genes & Dev. 和Plant Physiol. 等發(fā)表多篇重要論文。
植物激素在植物生長發(fā)育過程中起著重要的調(diào)控作用，一種激素往往調(diào)控多個生理過程，而植物的某一生理過程則受制于多種激素的協(xié)同作用。獨角金內(nèi)酯(strigolactones)是近年來發(fā)現(xiàn)的一種植物激素或其前體，能夠抑制植物的分枝和側(cè)芽的生長，并與生長素和細胞分裂素一起調(diào)控植物的分枝（蘗）數(shù)量。SL信號轉(zhuǎn)導過程的研究是當前植物生物學領域zui熱門的研究方向之一。 雖然人們已經(jīng)知道MAX2蛋白作為泛素連接酶的一個亞基可能參與SL的信號傳遞，一個α，β-水解酶類的蛋白AtD14可能介導SL信號的感知，但是，SL信號的轉(zhuǎn)導方式以及MAX2和AtD14的直接底物一直未知。對這個方向的研究，近些年上一直處于激烈競爭中。
在這篇文章中，研究人員通過表型分析發(fā)現(xiàn)油菜素甾醇（Brassinosteroids，BRs）信號通路中的重要轉(zhuǎn)錄因子BES1的功能獲得型突變體bes1-D具有與max2-1相似的多分枝及對SL不敏感性的表型。研究人員進一步通過對MAX2互作蛋白的質(zhì)譜鑒定及遺傳分析發(fā)現(xiàn)，MAX2能夠與BES1直接相互作用，介導BES1蛋白在植物局部組織的泛素化和降解過程，并且這一過程能夠被SL信號所調(diào)控。而同時，SL的受體AtD14，也參與調(diào)控BES1的降解。
這項研究幫助建立了一條從受體到下游轉(zhuǎn)錄因子的較為完整的SL信號轉(zhuǎn)導通路，為深入了解SL對植物生長發(fā)育的調(diào)控機制，改良作物的重要農(nóng)藝性狀奠定了堅實基礎。同時，也揭示了同一個轉(zhuǎn)錄因子（BES1）通過不同的調(diào)控方式參與到兩種信號（BR和SL）轉(zhuǎn)導通路的*互作模式，具有重要的理論意義。此外近期南京農(nóng)業(yè)大學，中科院的研究人員也發(fā)表了關于SL的研究新發(fā)現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)D53基因編碼一個double Clp-N motif-containing P-loop nucleoside triphosphate hydrolase, 負調(diào)控獨角金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導。分子遺傳學和生化研究表明，D53可能與轉(zhuǎn)錄抑制因子TPR形成復合物，協(xié)同抑制獨角金內(nèi)酯信號通路下游靶基因的表達，從而抑制該信號通路。
獨角金內(nèi)酯誘導D53泛素化并通過蛋白酶體途徑降解，且這一過程依賴于獨角金內(nèi)酯受體D14和泛素連接酶D3。D53蛋白的降解導致去抑制化，從而激活獨角金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導，地調(diào)控側(cè)芽的伸長。在d53突變體中，D53基因的顯性突變（dominant mutation）使其突變蛋白不能被降解，組成型抑制獨角金內(nèi)酯信號通路，從而導致d53矮化叢生的表型。
