研究成果

The Plant Cell —李子兴团队揭示拟南芥对渗透胁迫响应的新机制

发布时间:2023-06-25 

2023年 6月20日,新葡的京集团8814李子兴副教授课题组在The Plant Cell杂志上发表了题为“Arabidopsis PLANT U-BOX44 down-regulates osmotic stress signaling by mediating Ca2+-DEPENDENT PROTEIN KINASE4 degradation”的研究论文,揭示了植物U-BOX类型的E3泛素连接酶PUB44,能够识别并泛素化修饰CPK4 促其通过26S蛋白酶体途径降解,调节细胞内CPK4的蛋白丰度以响应植物渗透胁迫的分子机制。

渗透胁迫条件下,植物胞质自由钙离子浓度会快速上升。钙依赖的蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CPK)结合细胞内钙离子,蛋白构象发生改变,释放自抑制域对激酶活性的抑制,并通过自磷酸化或其他激酶的磷酸化而激活,激活的钙依赖的蛋白激酶磷酸化下游底物蛋白,激发植物渗透胁迫信号,使植物响应渗透胁迫。CPK4在植物响应干旱胁迫时作为正调因子发挥重要作用,促使植物细胞调节自身生理活动以响应环境渗透胁迫。然而,在渗透胁迫条件下,植物如何精确调控CPK4蛋白的机制尚不清楚?

本研究鉴定到一个U-BOX类型的E3泛素连接酶PUB44,能够识别并泛素化修饰CPK4 促其通过26S蛋白酶体途径降解,调节细胞内CPK4的蛋白丰度。渗透胁迫信号下,CPK4结合钙离子,蛋白发生构象改变,减弱PUB44泛素连接酶对CPK4蛋白的泛素化修饰程度。同时,渗透胁迫信号还会抑制PUB44蛋白的泛素酶活性,进一步降低CPK4蛋白的泛素化修饰水平。通过这些方式,植物细胞在正常环境下维持一定CPK4蛋白的丰度,并在胁迫条件下快速增加CPK4蛋白的含量,激活细胞适应性生理活动来响应渗透胁迫(图1)。

图1 E3泛素连接酶PUB44调控CPK4蛋白机制模式图

未来,将进一步探究CPK4结合钙离子,蛋白构象的变化是如何影响CPK4蛋白的泛素化修饰。为什么CPK4蛋白丰度特异受到盐、渗透胁迫,而非温度和营养胁迫的调节。

新葡的京集团8814李子兴团队2019级博士研究生范威为论文第一作者,李子兴副教授为通讯作者。课题组博士生廖锡良,王曦若,博士后谭艳秋参与了该研究工作;美国加州大学圣地亚哥分校Julian I. Schroeder教授也参与了该研究工作。项目得到了国家自然科学基金(NSFC31970297)的资助。 

文章链接: https://doi.org/10.1093/plcell/koad173

Copyright 2016 新葡的京集团8814(中国)股份公司    访问旧版
地址:上海市闵行区东川路800号 电话:021 - 34205866 备案:沪交ICP备20101025