植物E3泛素连接酶与非生物胁迫相关研究进展

为更加深入了解植物E3泛素连接酶响应非生物胁迫的作用机制,笔者回顾了近年来拟南芥、水稻、小麦等多种植物中的E3参与非生物胁迫的相关研究,对泛素蛋白酶体途径、E3泛素连接酶的类型进行了介绍,并重点总结了近几年E3泛素连接酶在植物响应非生物胁迫方面的相关研究进展。针对研究现状,指出功能冗余E3的研究问题及利用高通量技术寻找靶标蛋白的问题,旨为完善E3泛素连接酶参与非生物胁迫调控机制提供理论基础。     

拟南芥U-box蛋白的研究进展

泛素-26s蛋白酶体途径（ubiquitin-26s proteosome pathway,UPP）是真核生物体内一种高度选择性的蛋白降解途径。U—box蛋白是该途径中决定底物特异性的一种泛素连接酶E3。U—box结构域大约由70个氨基酸残基构成,在酵母、植物和动物等真核生物中高度保守。植物U-box蛋白（plant U—box protein,PUB）的数目远多于其他生物,在植物的生长发育过程中起着重要作用。目前在拟南芥中已发现60多个PUB蛋白（Arabidopsis plant U-box protein,AtPUB）,成为近年来受到较多关注的一类蛋白。本文根据蛋白的结构特征和系统进化树比较,将61种AtPUB蛋白分为7大类。同时,对已报道AtPUB蛋白的功能进行了综述并提出了研究展望。     

‘白叶1号’返白过程中泛素化酶基因序列分析与表达

‘白叶1号’(Camellia sinensis cv. Baiye 1)是一种遇低温发生阶段性返白的特异茶树品种。泛素化酶系统由泛素活化酶E1、泛素结合酶E2、泛素连接酶E3组成,前期从‘白叶1号’阶段性返白过程叶片中分离了多个泛素化酶差异表达基因。本研究以‘白叶1号’返白前期、返白期和复绿期的鲜叶为原料,探讨了‘白叶1号’返白过程中主要生化成分含量与前期获得的五个泛素化酶基因表达模式的关系。返白期氨基酸、没食子酸、生物碱含量较高,儿茶素含量较低;5个基因在复绿期的表达量皆高于返白期。5个泛素化酶蛋白中都含有多个磷酸化位点,CsE3-2含有的磷酸化位点最多;CsE1-1、CsE1-2为细胞核内蛋白,CsE2定位在高尔基体膜上,Cs E3-1定位在核膜上,参与诱导细胞凋亡,CsE3-2可能为内质网膜内在蛋白,参与内质网相关降解(ERAD)通路;Cs E3-2蛋白的二级结构主要是α-螺旋,其他4个泛素化酶的二级结构主要是无规则卷曲。研究结果表明:(1)泛素化酶系统可能参与了‘白叶1号’返白过程中氨基酸含量上升的响应过程;(2)儿茶素含量在返白期的降低可能与叶绿体的解体有关;(3) 5个泛素化酶参与了泛素蛋白酶体途径和泛素非蛋白酶体途径中的多个调控过程。本研究对于进一步认识‘白叶1号’阶段性返白过程中的分子调控机制和揭示茶树生长发育的精确调控过程有一定的意义。     

植物泛素基因研究进展

笔者通过已有研究总结了泛素蛋白酶体系统的组成成分,单泛素、多聚泛素、类泛素基因结构及泛素系统在植物生长发育中的作用,并对E3连接酶在应对生物及非生物胁迫应激反应方面的功能取得的进展进行综述。针对现有的相关研究,提出了靶蛋白研究较少、E3连接酶的HECT家族报道不多及E3调控网络、泛素化的时间位点仍不清楚等问题。对加强克隆相关基因及基因之间互作的研究、加强靶蛋白信息研究及E3分子机制等未来泛素研究做出展望,以期为植物泛素系统、泛素基因结构及功能方面的研究提供参考。     

橡胶草多聚泛素基因TkUBQ6基因的克隆及其表达分析

泛素/26S蛋白酶体途径(ubiquitin/26S proteasome pathway, UPP)调控植物生长发育以及抗病抗逆反应等过程,多聚泛素蛋白(UBQ)为泛素单体聚合而成的聚泛素蛋白,主要参与UPP途径的蛋白质水解过程,是一个可重复利用的信号分子,可以识别靶蛋白。为鉴定橡胶草中UBQ基因的结构与功能,本研究从橡胶草品系‘1151’中克隆得到一个多聚泛素基因,命名为‘TkUBQ6’。该基因编码区cDNA为462 bp,编码153个氨基酸。序列比对分析发现,不同物种的UBQ蛋白具有高度的相似性,而TkUBQ6的蛋白序列与同属菊科的莴苣Ls UBQ6相似性达到100%。采用实时荧光定量RT-PCR (RT-qPCR)对TkUBQ6基因的表达模式进行分析发现,该基因在橡胶草不同组织中均有表达。在PEG-6000模拟干旱胁迫、甘露醇介导的渗透压胁迫以及NaCl高盐胁迫处理下,TkUBQ6表达显著提高。在植物激素茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)诱导下,TkU-BQ6基因表达也明显上调;而乙烯利(ET)处理后,该基因的表达在24 h内先显著下调之后小幅度上调。本研究结果表明,TkUBQ6参与橡胶草的抗逆和激素信号的转导过程,为进一步解析橡胶草TkUBQ6的生物学功能提供了参考依据。     

泛素化修饰及其在植物蛋白质组学中的研究进展

泛素化修饰是真核生物中一种重要的蛋白质翻译后修饰,几乎参与调控细胞内所有重要的生命活动过程。近年来,随着泛素化蛋白质富集技术和质谱技术的不断发展,泛素化蛋白质组学研究取得了重大进展。目前泛素化蛋白质组学研究多集中在动物和酵母中,而在植物中开展的相对较少。为了总结植物中泛素化蛋白质组学的最新研究成果,本文对泛素化修饰、质谱法鉴定泛素化位点、泛素化蛋白的富集方法及泛素化蛋白质组学在植物光调节、激素处理和逆境胁迫条件下的应用研究进行综述,为泛素化修饰在植物领域的最新研究提供理论基础。     

遗传发育所揭示生长素介导乙烯反应的信号转导过程

正植物激素生长素和乙烯协同调控植物根的生长,乙烯促进了生长素的合成与运输,生长素受体TIR1/AFB2感受到生长素后,结合并泛素化转录抑制子Aux/IAA蛋白,使其通过26S蛋白酶体途径降解,从而将转录因子ARF释放出来调控下游基因的表达。目前介导乙烯反应的生长素信号过程并不清楚。     

U-box蛋白质的结构及其功能研究进展

泛素系统是选择性降解细胞内蛋白质的重要系统之一,U-box蛋白质是此系统中决定底物特异性识别的一种新型E3蛋白质,部分U-box蛋白质属于泛素链聚集因子-E4。U-box结构域大约由70个氨基酸残基构成,在酵母、植物和动物等真核生物中保守存在,但植物中的数目远多于动物中。该蛋白质在细胞内异常蛋白质的降解及质量控制方面具有重要的作用,了解U-box蛋白质的功能对疾病的发生控制机理有重要意义。     

水稻泛素连接酶功能研究进展

泛素广泛调控真核细胞的生命活动,泛素连接酶（E3）在泛素-蛋白酶体降解系统中特异性地识别目标底物。本文综述了水稻E3在激素信号传导、生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等方面所起的作用。将来的研究重点是剖析水稻E3及目标底物互作方式,为水稻品质改良和抗逆育种提供借鉴与指导。     

甘蔗类泛素蛋白UBL5应答SCMV侵染及其与SCMV-6K2的互作

泛素化修饰在蛋白功能调控、生长发育和逆境应答中具有重要作用。类泛素蛋白(ubiquitin-likeproteins,UBLs)是泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)的重要组分。本课题组前期利用酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)技术从甘蔗(Saccharumspp.hybrid)中分离鉴定了1个与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)编码蛋白6K2互作的类泛素蛋白UBL5,命名为Sc UBL5,长度为73aa。本研究利用双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验进一步证实了Sc UBL5与SCMV-6K2互作;生物信息学分析表明, Sc UBL5为稳定的亲水性非分泌蛋白,无信号肽和跨膜结构。系统进化树分析表明, Sc UBL5具有明显的种属特异性。亚细胞定位分析表明,Sc UBL5定位于细胞质和细胞核。实时荧光定量PCR分析发现,Sc UBL5基因的表达具有明显的组织特异性,在完成形态建成的正一叶、第7叶、根和第8节间...