研究成果

New Phytologist —— 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

发布时间:2022-09-14 

近日,bat365在线平台官网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。

bat365在线平台官网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bat365在线平台官网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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