研究發現植物26S蛋白酶體組裝參與鹽脅迫應答新機制

2020-11-29 生物谷

26S蛋白酶體系統通過有效降解許多關鍵蛋白因子而調控植物的生長發育和對環境脅迫的響應。26蛋白酶體系統由20S蛋白酶體和19S蛋白酶體兩個亞複合物組成。20S蛋白酶體由多個α亞基和β亞基按照α1-7/β1-7/β1-7/α1-7方式組裝成一個中空的圓柱體結構。其亞基的突變與人類許多疾病的產生密切相關，包括心血管疾病、

糖尿病

、神經系統性疾病及癌症等。有趣的是，人體內除標準的蛋白酶體外，20S蛋白酶體還有三種組織特異性形式/類型：免疫型蛋白酶體、胸腺型蛋白酶體和精子型蛋白酶體。另外，氧化脅迫也可以誘導產生脅迫型蛋白酶體。這些特定形式的蛋白酶體介導特定蛋白質在特定細胞環境下降解。然而，目前在植物中還沒有關於依賴於細胞特定類型或環境的特異性蛋白酶體的報導。


中國科學院

遺傳

與發育生物學研究所研究員謝旗研究組通過系統地比較鹽脅迫和未經脅迫處理的擬南芥幼苗純化的20S蛋白酶體的亞基，發現鹽脅迫增加了20S蛋白酶體中β5亞基PBE蛋白的豐度。同時，發現PBE1基因表達也受到鹽脅迫的誘導。PBE1的功能缺失損害了鹽脅迫下擬南芥26S蛋白酶體的正常組裝，降低了蛋白酶體的活性。這些實驗結果揭示了植物中也存在一種特異的脅迫型蛋白酶體。進一步的研究發現，PBE1的缺失導致ABA信號通路關鍵轉錄因子ABI5的降解受到抑制，從而影響ABA信號下遊一系列響應基因的表達，造成PBE1突變體子葉不變綠的ABA敏感表型。因此，PBE1介導的完整蛋白酶體組裝對擬南芥自養生長的成功建立是必需的。綜上所述，該研究揭示了PBE1通過調控蛋白酶體的組裝和活性，形成脅迫特異性蛋白酶體，參與植物非生物脅迫信號的響應，調控植物幼苗由異養生長向自養生長的轉換過程。


上述研究結果於10月10日在線發表在New Phytologist 雜誌（DOI：10.1111/nph.15471）。謝旗研究組已出站的博士後韓佳嘉為該論文第一作者。謝旗和浙江大學教授劉建祥是共同通訊作者。該研究得到科技部蛋白質重大專項以及自然科學基金委項目資助。(

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