2014年6月20日，植物生物学权威期刊《The Plant Cell》上在线发表了新葡的京集团8814杨洪全课题组在植物光信号转导分子机制研究方面的新进展“COP1 and phyB Physically Interact with PIL1 to Regulate Its Stability and Photomorphogenic Development in Arabidopsis (http://www.plantcell.org/content/early/2014/06/20/tpc.113.121657.long)。该研究阐释了模式植物拟南芥PIL1蛋白通过与光形态建成的关键负调控因子COP1以及红光受体phyB相互作用来调控光形态建成的分子机理。新葡的京集团8814博士生骆倩为该论文的第一作者。

      光是最重要的环境因子，不仅是植物光合作用的能量来源，同时也是调控植物生长发育的信号来源。植物通过内在感应光的信号分子——光受体介导的信号转导途径来调控植物的生长发育。在模式植物拟南芥中，隐花素 (CRY) 和光敏素 (PHY) 是两种极为重要的光受体。它们分别感受及转导蓝光和红光/远红光信号。在拟南芥光受体的下游存在一个含有锌指结构域的E3泛素连接酶——COP1。光受体和COP1直接相互作用，导致COP1活性受抑制，并使其下游的转录因子例如：HY5、HFR1发生积累，从而促进光形态建成。 在红光/远红光受体光敏素 (PHY)下游还存在一类转录因子PIFs，发挥负调控光形态建成的作用。

      在红光下，红光受体phyB进入细胞核中，一方面抑制COP1活性并促进其出核，另一方面促进PIFs蛋白降解，从而促进光形态建成。但是目前还不清楚是否存在更多的因子参与phyB-COP1信号转导通路，以及它们共同调控光形态建成的分子机制。首先，该研究通过一系列生化试验分析，发现PIL1是COP1下游新的相互作用因子，并阐释了PIL1调控光形态建成的分子机理。通过酵母双杂交、体内蛋白质共定位及免疫共沉淀(Co-IP)等分析， 揭示了COP1和PIL1存在直接的蛋白相互作用，该互作促进PIL1在黑暗下发生依赖于26S蛋白酶体的降解。通过构建cop1 pil1，cop1 hfr1，cop1 pil1 hfr1和pil1 hfr1等突变体，并进行遗传关系分析，结果发现PIL1和HFR1在遗传上都上位于COP1调控光形态建成。PIL1和HFR1直接相互作用，协同促进光形态建成。其次，该研究通过酵母双杂交、蛋白质体内共定位、双分子荧光互补 (BiFC) 和 Co-IP 分析，揭示了拟南芥phyB和PIL1存在直接的依赖于红光的蛋白相互作用，并且该相互作用会促进PIL1和COP1在红光下的解离，从而增强PIL1蛋白在红光下的稳定性。遗传关系分析表明，PIFs位于PIL1的下游调控光形态建成。生化和基因表达分析表明，PIL1与PIFs (PIF1，PIF3, PIF4和PIF5) 发生直接的蛋白相互作用，并同HFR1一道共同在红光照射的初期快速抑制PIFs的转录活性。上述研究揭示了PIL1和HFR1作为光形态建成的正调控因子与PIFs相互拮抗，在phyB和COP1下游共同参与光形态建成的精细调控。

      该研究得到了国家自然科学基金委、国家教育部创新研究团队项目的支持。

 

 

新葡的京集团8814 骆倩