擬南芥新發現:C亞族棕櫚醯基轉移酶對BR訊號通路的正向調控
最近一則備受關注的研究,來自山東農業大學生命科學學院的李廈教授領導的課題組,在美國科學院院刊PNAS上發表了一項名為"擬南芥蛋白S-醯轉移酶透過BSK1的棕櫚醯化積極調節BR訊號傳導"的研究論文。這項研究揭示了一種新機制,擬南芥C亞族棕櫚醯基轉移酶透過對BSK1進行棕櫚醯化修飾,促進了BR訊號通路的正向調控。
棕櫚醯化修飾的重要性
蛋白質的S-乙醯化修飾,即棕櫚醯化修飾,是一種可逆的翻譯後修飾過程,可以調控蛋白質的活性、穩定性、亞細胞定位以及蛋白質間的相互作用。棕櫚醯化是由棕櫚醯轉移酶催化進行的,許多植物蛋白質都可能受到棕櫚醯化修飾,但對於這一修飾過程中的關鍵酶的上游調控機制知之甚少。
李廈課題組前期的研究揭示了液泡膜定位的棕櫚醯基轉移酶PAT10透過控制CBL蛋白的棕櫚醯化參與了植物的生長和應激反應,同時高爾基體定位的PAT13/14透過影響SA途徑參與了植物的衰老過程。此外,他們還發現,棕櫚醯化在根毛生長中具有重要作用。
新研究發現及意義
在這項最新的研究中,課題組利用T-DNA插入突變體結合CRISPR/Cas9基因組編輯技術,創造了擬南芥C亞族棕櫚醯基轉移酶PAT19/20/22的高階突變體。這些突變體表現出植株矮小、葉片狹窄、主根短、根分生區紊亂、氣孔密度增加、以及在黑暗條件下生長的下胚軸縮短等表型,與油菜素內酯缺失突變體相似。
課題組隨後證明了C亞族棕櫚醯基轉移酶與BR訊號途徑中的關鍵胞質受體激酶BSK1之間的特異性相互作用,並且PAT19/20/22催化了BSK1的棕櫚醯化修飾。這一發現揭示了棕櫚醯化修飾在植物非跨膜蛋白的內質網-高爾基體靶向質膜過程中的關鍵作用。
進一步研究表明,C亞族棕櫚醯基轉移酶的功能缺失減弱了BSK1的棕櫚醯化水平,抑制了BSK1與油菜素內酯受體BRI1的相互作用。此外,研究結果還顯示,BR可以誘導C亞族棕櫚醯基轉移酶從質膜向液泡的轉運及降解,提示PAT-BSK1在BR訊號通路中可能作為一個負反饋模組發揮作用。
結論及展望
這項研究的共同通訊作者分別是山東農業大學的李廈教授和南開大學的張彥教授。論文的第一作者是博士生劉菲,碩士生曲鵬宇、李吉鵬、楊麗娜、耿圓君和陸勁羽等也參與了這一研究。本研究得到了國家自然科學基金委面上專案的資助。