New Phytologist | 上海交通大学尹若贺研究组发现紫外光调控光受体UVR8核定位动态变化机制

科研进展 | 2022-09-20 | 浏览次数:39
来源地址:http://www.agri.sjtu.edu.cn/Data/View/6459

近日,上海交通大学农业与生物学院尹若贺长聘教轨副教授课题组在国际植物学主流期刊New Phytologist杂志发表了题为“Mechanisms of UV-B light-induced photoreceptor UVR8 nuclear localization dynamics”的研究论文,揭示了外界光信号通过改变光受体UVR8的构象,以及调控UVR8与其调控蛋白的互作强度,动态调控UVR8在细胞核内积累,调控拟南芥和园艺植物番茄的光形态建成(Fang et al., 2022)。

紫外光UV-B(280-315 nm)是太阳光中的一个有机组成部分。UV-B作为一种环境信号被植物光受体UVR8蛋白感知,通过光信号转导,调控植物的生长发育、次生代谢和对环境逆境的适应性。前期研究发现紫外光能够迅速引起UVR8从细胞质向细胞核运输,并在细胞核内积累。然而,光信号调控UVR8核积累动态变化的机理并不清楚。

在本研究中,研究者通过FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) 实验发现在cop1突变体背景下UVR8蛋白可以由细胞质快速转运到细胞核,意味着UVR8可以以非依赖COP1蛋白方式运输入核。研究者发现在 rup1 rup2 突变体内, UV-B处理下UVR8和 COP1的互作强度较野生型明显上升, 伴随着UVR8的核积累水平较野生型更高,以及紫外光处理后暗恢复条件下UVR8在核内滞留时间明显延长。因此,COP1虽然不介导UVR8进入细胞核,但其在核内通过和UVR8互作,促进UVR8的核内滞留。RUP蛋白通过和COP1竞争结合UVR8,抑制UVR8的核内滞留,促进紫外光处理后UVR8离开细胞核。通过FLIP (Fluorescence Loss In Photobleaching) 实验,发现在紫外光处理结束后,UVR8离开细胞核,并且在rup突变体内UVR8出核速度变慢。综合这些结果,我们认为紫外光引起UVR8从大分子量的二聚体解体为小分子量的单体,使其能够通过自由运输的方式进入细胞核内,在核内COP1结合UVR8单体促进UVR8在细胞核内滞留和积累。由于紫外光促进RUP的基因转录表达和蛋白积累,RUP蛋白通过和COP1蛋白竞争结合UVR8,引起UVR8/COP1复合体的解体,促进UVR8离开细胞核,形成UVR8的细胞质-细胞核-细胞质的定位动态变化循环,调控其生理学功能。 利用基因编辑获得园艺植物番茄的rup突变体,实验结果表明番茄的SlRUP具有极其类似的功能,负调控UVR8的核内积累。

农业与生物学院尹若贺课题组方芳林丽、张倩雯为论文的共同第一作者,尹若贺长聘教轨副教授为论文通讯作者。此外日内瓦大学的Roman Ulm 教授等也参与了本研究。本研究获得了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、科技部重点研发计划和上海交通大学医工交叉等项目的资助。

 

原文连接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.18468

 

 
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