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Mol Plant: AELs磷酸化ABA受体并影响其稳定性

  2018年3月2日,Molecular Plant在线发表了课题组题为“EL1-like casein kinases suppress ABA signaling and responses by phosphorylating and destabilizing ABA receptors PYR/PYLs in Arabidopsis”的研究论文。该研究发现拟南芥中植物特有的酪蛋白激酶AELs (Arabidopsis EL1-like)磷酸化ABA受体蛋白PYR/PYLs并促进其蛋白降解,进而抑制ABA的信号传递。

   植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)在植物应对干旱、寒冷和高盐等不利环境时发挥了重要调控作用。此外,ABA还调控了植物种子的休眠和萌发,对植物种质资源和多样性分布具有重要的作用。科学家对于ABA的作用机制已开展了细致和深入的研究,其受体也在2009年被发现,为了解和阐明ABA信号提供了重要线索。但迄今为止,对翻译后修饰进而调控ABA受体蛋白的了解仍较少,特别是蛋白磷酸化修饰方面的报道更少。在拟南芥中有4个同源性非常高的AEL蛋白,其基因转录受到ABA的调控。遗传学研究发现AELs的多突变体在种子萌发、侧根生长和气孔开关过程中均表现出对ABA超敏感,表明AELs负调控了ABA的信号和响应。通过系统的生化分析,课题组证明ABA受体蛋白PYR/PYLs可以被AELs磷酸化,并进一步通过磷酸化蛋白组学分析证明了这点。随后的研究证明PYR/PYLs可以被AELs保守性的磷酸化并鉴定了相应磷酸化位点,通过点突变的研究证明被AELs磷酸化的PYR/PYLs的泛素化增强,从而导致其蛋白降解。

  该研究不但证明AELs是ABA信号转导中的一个新的负调控因子,其介导的磷酸化在调节PYR/PYLs的稳定性和功能方面发挥了重要作用,有助于了解PYR/PYL受体的翻译后调控,且阐明了一个植物中新的ABA信号负反馈调节机制。值得一提的是,AELs蛋白、PYR/PYLs蛋白及相关磷酸化位点的保守性暗示AELs介导的ABA信号调控在不同植物中可能具有广泛作用。


图:AELs负反馈调节ABA信号通路的作用模型

     论文第一作者为博士后陈虎辉博士,中国科学院上海逆境生物学中心朱健康研究员参与了本研究工作。相关工作得到了国家自然科学基金项目(31721001)和广东省自然科学基金项目 (2017A030313197),以及“万人计划”的资助。