PNAS：南方科大鄧興旺教授研究組揭示植物光形態建成的重要分子機理

2017年6月5日，國際著名學術期刊《美國科學院院刊》在線發表了南方科技大學生物系鄧興旺教授研究組和許冬清研究教授研究組合作的一篇研究論文，論文題為 “Phosphorylation and negative regulation of CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 by PINOID in ArABIdopsis”。生物系林芳博士、許冬清研究助理教授、江燕博士為本文共同第一作者;鄧興旺教授和許冬清研究助理教授是本文共同通訊作者

在自然界中，大多數的種子是被覆蓋在土壤中， 處於黑暗或者極其弱光的環境下。此時種子一旦萌發就開始暗形態建成，即下胚軸或莖快速伸長、子葉閉合以迅速穿破土壤獲得陽光，進行光形態建成，進而生長成為健康的植株。在植物中，CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1(COP1)是一個光形態建成的核心抑制子，通過其具有的E3泛素化連接酶活性，直接泛素化下游一系列的蛋白底物而促進其通過26S蛋白酶降解系統水解。在動物和人當中，COP1高度保守也行使E3泛素化連接酶的功能，並且其直接參與了包括腫瘤發生在內的多個生物學事件。

生物系鄧興旺教授實驗室結合遺傳學和生物化學的方法，證明Serine/Threonine Kinase(絲氨酸/蘇氨酸激酶)PINOID(PID)直接與COP1進行相互作用並針對其第20位絲氨酸殘基進行磷酸化修飾。這一翻譯後的修飾導致了COP1活性的適度降低，從而維持了植物體內COP1活性處於一個正常穩定的狀態，以適應植物生長過程中所遇到的多變的生長環境和確保植物順利的進行光形態建成過程。該項研究揭示了一個光調控植物幼苗形態建成的一個重要分子機制，為進一步理解光調控植物生長髮育信號通路具有重要意義併為通過基因工程技術改良作物種子的出土效率提供了理論基礎。

這是繼2014年和2015年(Xu et al., 2014, Plant Cell; Xu et al., 2015, PloS Genetics.)，鄧教授研究團隊針對COP1複雜而精密的被調控機制系統性研究的又一項原創性研究成果。

PID通過磷酸化修飾調控COP1的生物學活性

原文鏈接：

Phosphorylation and negative regulation of CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOgenIC 1 by PINOID in Arabidopsis

原文摘要：

CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1) plays crucial roles in various cellular processes via its E3 ubiquitin ligase activity in organisms, ranging from fungi to humans. As a key component in regulating various biological events, COP1 itself is precisely controlled at multiple layers. Here, we report a negative regulator of COP1, PINOID (PID), which positively mediates photomorphogenic development. Specifically, PID genetically and physically interacts with COP1 and directly phosphorylates COP1 at Ser20. As a result, this posttranslational modification serves to repress COP1 activity and promote photomorphogenesis. Our findings signify a key regulatory mechanism for precisely maintaining COP1 activity, thereby ensuring appropriate development in plants.

作者：鄧興旺 點擊：次