谢旗研究组揭示植物激素ABA受体的稳定性调控机制

正泛素化修饰在植物的生长发育及抵抗外界不良环境中起着非常重要的作用。泛素化过程是由泛素激活酶(E1)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3)介导的级联催化反应,最终将泛素加到底物蛋白上,从而影响底物蛋白的稳定性、活性或者细胞定位等。泛素化被证明在植物激素受体的稳定性调     

‘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。     

甜菜应答盐胁迫PUB基因的生物信息学分析

旨在为研究甜菜U-box型E3泛素连接酶提供理论基础。以甜菜T710-Mu品系为试验材料,前期通过转录组数据获得在盐胁迫下差异表达的甜菜PUB基因(plant U-box gene),利用生物信息学的方法对这些PUB基因进行分析,主要包括理化性质分析、染色体定位分析、基因序列分析、结构域分析、家族分类分析以及互作蛋白预测。结果显示甜菜PUB基因在甜菜9条染色体上均有定位,并且包含PUB蛋白具有的多个保守结构域,如U-box,Pkinase、Pkinase-Tyr、Usp、Arm以及KAP结构域,以拟南芥U-box家族分类为依据发现甜菜U-box多位于ClassⅡ、ClassⅢ、ClassⅣ中,甜菜PUB蛋白可作为E3泛素连接酶与多种功能蛋白相互作用,实现泛素化修饰。植物PUB蛋白具有E3泛素连接酶活性,在植物生长发育过程以及抵抗环境压力中起到重要作用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

杜仲U-box基因家族鉴定及分析

植物U-box蛋白是编码含有U-box结构域的基因家族,其编码蛋白大多是泛素系统中特异性识别底物的泛素连接酶E 3,在植物的生长发育、生物及非生物胁迫中起着广泛的调控作用。目前对杜仲的U-box基因了解较少,本研究通过生物信息学和荧光定量PCR技术,对杜仲U-box基因进行鉴定和表达分析。结果表明,杜仲基因组中含有40个U-box基因,根据蛋白结构域将其分为7类,并分析了基因家族成员的基因结构、系统发育、保守结构域和基序等。此外,U-box-Arm结构家族成员的基因表达分析发现,该家族成员的表达具有一定的组织特异性。     

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。     

植物非生物胁迫中的COP1蛋白

COP1蛋白是光形态建成的核心抑制因子,编码一个E3泛素连接酶,广泛存在于植物和动物中。参与植物生长发育、信号转导以及胁迫应答等多种生物学过程。本研究将从盐胁迫、温度胁迫、干旱胁迫和植物激素胁迫等方面,对植物COP1蛋白参与非生物胁迫调控机理的研究进展进行综述,为植物参与非生物胁迫的相关研究提供参考。     

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...     

2个玉米ZmCOP1基因的克隆及其转录丰度对不同光质处理的响应

CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1)作为一种E3泛素连接酶,能够介导拟南芥光信号转导中HY5、LAF1、HFR1和CO等正调控因子的泛素化降解,从而调控幼苗光形态建成、花青素合成和开花等生物学过程。为了探索玉米COP1基因的功能,本文以玉米自交系B73为研究材料,利用反转录PCR(RT-PCR)方法克隆了2个ZmCOP1基因,分别命名为ZmCOP1a和ZmCOP1b。通过生物信息学相关软件和网站对ZmCOP1进行理化性质分析、结构域预测和系统发育树分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术进一步分析2个ZmCOP1基因在不同组织中的转录丰度,以及其在幼苗期对不同光质和光周期处理的响应。研究发现, ZmCOP1a和ZmCOP1b的开放阅读框(ORF)分别包含2082个和2061个核苷酸,编码693个和686个氨基酸。玉米、水稻、高粱、谷子和拟南芥的COP1蛋白具有相同的结构域和较高的氨基酸序列一致性,暗示它们可能具有相似的功能。2个ZmCOP1基因主要在玉米地上组织中表达,均能迅速响应不同光质处理,且ZmCOP1a的转录丰度普遍高于ZmCO...     

巴西橡胶树HbUBC22基因克隆与表达分析

泛素蛋白酶体途径（ubiquitin proteasome pathway, UPP）是细胞内最重要的且具有高度选择性的蛋白质降解途径,而泛素结合酶E2/UBC是该途径的一个关键酶。本研究通过对巴西橡胶树同源EST序列拼接和RT-PCR扩增的方法,克隆了一个巴西橡胶树的泛素结合酶基因HbUBC22,该基因的开放阅读框（ORF）共807 bp,编码268个氨基酸,编码蛋白含有一个保守的UBC结构域和一个高度保守的半胱氨酸催化位点。系统进化关系分析发现,HbUBC22蛋白与蓖麻、杨树、油茶和葡萄的UBC蛋白的同源性最高,分别为89%、85%、85%和81%;在拟南芥基因组中,HbUBC22则与AtUBC22的同源性最高达到73%。表达谱分析结果显示,HbUBC22受乙烯利和茉莉酸甲酯诱导显著上调表达。原核表达分析结果表明,经IPTG诱导后,HbUBC22能够在大肠杆菌中表达出目标蛋白。本研究结果为进一步研究HbUBC22在橡胶树中的生物学功能奠定了良好基础。     

水杉泛素结合酶基因的克隆

水杉(Metasequoia glyptostroboides)是著名的杉科孑遗植物,对水杉的分子遗传研究在其资源保护和利用方面具有重要意义。本研究以水杉为实验材料,在全长转录组测序的基础上克隆了一个泛素结合酶基因(MgUC-E2),并进一步对该基因作了生物信息学分析。结果表明:MgUC-E2基因cDNA编码链全长为691 nt,可以编码长度为148个氨基酸的泛素结合酶。该酶蛋白的分子量为16 545.09 kD,等电点为7.72,平均吸水值为-0.343;含有15个磷酸化修饰位点和5个常见功能位点;在预测的二级结构中共包括5个螺旋区、4个折叠区和一些无规则卷曲区;三级结构分析的结果进一步证实MgUC-E2基因就是编码泛素结合酶。本研究结果可为水杉及其它相关物种的泛素结合酶基因的结构及功能研究提供一些参考。     

甘蓝型油菜SUMO蛋白家族成员鉴定及Bna.SUMO1.C08基因的功能研究

蛋白翻译后修饰对蛋白的功能非常重要。SUMO化修饰就是一种非常重要的蛋白翻译后修饰,它对植物生长发育的关键过程有很大的影响。甘蓝型油菜作为重要的油料和经济作物在SUMO化修饰方面却鲜有报道。为弥补这一空白,本研究对甘蓝型油菜中的SUMO化修饰进行了探究。首先通过生物信息学方法在甘蓝型油菜中鉴定到31个SUMO蛋白成员,分为3类:“典型”群组、“非典型”群组和SUMO-V。然后对甘蓝型油菜中AtSUMO1基因的同源基因Bna.SUMO1.C08进行表达模式分析,发现该基因在根、叶和角果中表达比较高。亚细胞定位结果发现,Bna.SUMO1.C08蛋白定位于细胞核和内质网中。最后在甘蓝型油菜中过表达Bna.SUMO1.C08基因发现其能够增强植株对PEG胁迫的抵抗能力。本研究为后续甘蓝型油菜中SUMO化修饰的研究奠定了一定的基础。     

中科院遗传发育所在拟南芥独脚金内酯信号研究中取得新进展

<正>独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是一类新的植物激素,调控侧芽伸长、株高、叶片形状、衰老、种子萌发、侧根生长等发育过程,在单子叶植物和双子叶植物中具有功能保守性。在水稻独脚金内酯信号途径中F-box蛋白DWARF3(D3)与独脚金内酯的受体DWARF4(D14)形成SCF复合体,参与泛素介导的蛋白降解。DWARF53(D53)基因编码独脚金内酯信号途径中的关键抑制因子,该抑制因子在独脚金内酯作用下,与D14、D3形成复合体,并被泛素化修饰和降解,从而解除了对下游基因表达的抑制。但是拟南芥     

毛尖紫萼藓类泛素蛋白基因的克隆与表达分析

为研究类泛素蛋白基因在苔藓植物中的生物学功能,从毛尖紫萼藓干旱cDNA文库中获得了类泛素蛋白基因cDNA全长序列,命名为Gp-UBL5。该基因cDNA全长471 bp,包含1个222 bp的完整开放阅读框,编码73个氨基酸组成的蛋白。生物信息学分析表明,Gp-UBL5基因编码蛋白分子质量为8.525 kDa,等电点为7.84,为稳定型蛋白。进化分析显示,该编码蛋白与二穗短柄草、大麦等类泛素蛋白具有较高一致性,达96%~99%。实时荧光定量PCR结果表明,Gp-UBL5基因在复水和快速干旱的各个时期均有表达,推测该基因可能在毛尖紫萼藓的抗旱机制中发挥作用。     

钙调素基因(HcCaM7)及其蛋白乙酰化修饰参与红麻响应非生物胁迫的作用

钙调素是一类钙依赖性调节蛋白,参与植物的生长发育、抗逆胁迫等多种生物学过程。本课题组前期通过蛋白质乙酰化修饰组学研究发现,红麻钙调素蛋白7的乙酰化修饰参与了红麻花粉的发育调控。为研究其参与抗逆性的机制,本研究以红麻保持系P3B双核期的花药为材料,使用PCR法克隆了钙调素基因HcCaM7,最大开放阅读框(open reading frame, ORF)为450 bp,其由149个氨基酸组成,编码相对分子质量16.85 kD的蛋白;亚细胞定位结果显示, HcCaM7蛋白的表达主要定位在细胞质和细胞膜中;利用病毒诱导的基因沉默技术沉默HcCaM7基因,导致红麻沉默植株的生长受到抑制;进一步在体外采用基因密码子扩展技术对发生乙酰化修饰氨基酸位点进行突变,成功获得具有体外乙酰化修饰位点的蛋白HcCaM7mut,并成功诱导表达了无乙酰化修饰的蛋白HcCaM7,结果表明HcCaM7蛋白发生乙酰化修饰后可以显著促进NADK(NAD激酶)活性;用点板法检测含有HcCaM7蛋白和HcCaM7mut蛋白的重组菌在盐(400 mmol L^–1和500 mmol L^–1     

我科学家揭示生长素信号转导机制

<正>生长素是一类重要的植物激素,参与调控植物生长发育的众多过程。生长素受体TIR1为E3泛素连接酶。生长素通过介导其受体TIR1与转录抑制子Aux/IAA蛋白直接互作,促使后者降解,将下游的转录因子去抑制化,从而激活生长素信号通路。目前发现的所有aux/iaa功能获得性突变主要发生在该类蛋白高度保守的Domain II,导致Aux/IAAs抑制子蛋白异常积累,呈现对生长素不敏感的表型。目前对调控     

中科院植物所揭示植物免疫反应调控新途径

<正>为成功侵染植物,病原菌往往通过向植物细胞内注射效应蛋白,抑制宿主的免疫反应。而植物的NOD类受体(NLRs)可特异识别效应蛋白,并激发效应子触发的免疫反应(ETI)。但在无病原菌侵染时持续激活免疫反应对植物的正常生长发育是不利的。SUMO化修饰是一种蛋白质翻译后修饰,影响蛋白质活性、稳定性、相互作用、细胞内定位等。有研究结果表明,SUMO E3