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植物所科研人员揭示O-糖基化修饰调控生物钟周期的分子机制

2020-01-08

  生物钟是植物细胞中感知并猜测光照和温度等环境因子昼夜周期性改动的精密时刻机制,它经过和谐代谢与能量状况以适应环境因子的昼夜动态改动,从而为植物的生长发育供给适应性优势。生物钟周期紊乱会严重影响植物多种生理和发育要害进程,如开花时刻和钳制应对等。生物钟中心因子的翻译后润饰如磷酸化和泛素化等,能够准确调控生物钟周期。O-糖基化润饰是一类新发现的蛋白质翻译后润饰类型,是否参加植物生物钟精密调控及其相关机制还不清楚。 

  中科院植物研讨所王雷研讨组经过植物活体发光试验结合生物钟表型的核算剖析发现,与动物中作为O-β-N-乙酰葡糖胺润饰转移酶(O-GlcNAc)的SEC参加调控生物钟周期不同,在植物中则主要是作为O-岩藻糖基化(O-Fucrose)润饰转移酶的SPY特异调控生物钟周期。经过构建细胞核和质特异定位的SPY蛋白表达载体,结合植物活体发光的试验依据,发现SPY蛋白主要是在细胞核中参加调控生物钟周期。进一步经过免疫共沉淀结合质谱剖析、酵母双杂交以及双分子荧光互补等挑选SPY蛋白的互作蛋白组,发现SPY蛋白的TPR结构域能够与生物钟中心组分PRR5蛋白的C-端在细胞核内互作,并将其O-岩藻糖基化。细胞学调查和生化剖析结果标明O-岩藻糖基化润饰不改动PRR5亚细胞定位,但会促进PRR5蛋白的降解,这也是初次发现O-岩藻糖基化能够调控蛋白稳定性。遗传学依据标明PRR5在遗传上坐落SPY的下流发挥作用。该研讨结果标明虽然O-糖基化调理生物钟周期在演化上具有保存性,其在哺乳动物中主要是经过O-GlcNAc糖基化润饰,而在高等植物中则是经过O-岩藻糖基化润饰,为翻译后润饰精密调控生物钟周期供给了新见地。 

  该研讨成果于20191231日在线发表于世界学术期刊Molecular Plant。王雷研讨组已结业博士研讨生王岩为本论文的榜首作者,在读博士生何雨晴和苏晨也对本研讨做出了重要贡献,美国杜克大学孙和平教授为协作研讨者,王雷研讨员为通讯作者。该研讨得到了中科院战略性先导科技专项和中科院前沿科学要点研讨等项目的赞助。 

  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.12.013 

  (分子生理试验室供稿) 

    

   

  SPY调控植物生物钟周期的机制 

(A).双光子激光扫描显微镜调查SPY细胞核与细胞质的特异定位。(B).蛋白质印迹检测CHX处理后PRR5蛋白水平发现在SPY骤变体中PRR5蛋白的降解速度变慢。(C).继续红光条件下PRR5的骤变能部分康复SPY骤变体的生物钟表型。(D).简化的SPY调控生物钟周期的分子模型。 



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