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张劲松和陈受宜研究组发现翻译控制肿瘤蛋白TCTP稳定乙烯受体并促进植物生长
        作为一种重要的植物激素,乙烯不仅参与调控果实成熟、器官衰老及逆境应答,还调控植物的营养生长。目前,众多研究者们基于经典的乙烯三重反应,通过对模式植物拟南芥的研究,建立了比较完整的乙烯信号传递模型。而在乙烯受体的研究中,除了不同受体间存在功能冗余外,不同受体的功能特异性也逐渐被揭示。
 
        中国科学院遗传与发育生物学研究所张劲松和陈受宜研究组早期克隆了烟草II类乙烯受体NTHK1,发现其具有丝/苏激酶活性并参与调控叶片生长及盐胁迫应答反应(Xie et al., 2003; Cao et al., 2007; Chen et al., 2009)。随后,通过酵母双杂交筛选到两个NTHK1互作蛋白NEIP2及NtTCTP。其中,NEIP2与NTHK1共同调控叶片生长及盐胁迫应答,二者之间可能通过磷酸化的方式发挥作用(Cao et al., 2015, Plant Cell Physiol)。对另外一个NTHK1互作蛋白NtTCTP的研究发现,乙烯促进NtTCTP蛋白的积累,促进其与NTHK1的互作并共定位于内质网膜上。表型分析发现NTHK1与NtTCTP共同调控植物的营养生长,主要是通过控制细胞的分裂增殖来实现的。一系列的生化、细胞和遗传学分析证实NtTCTP与NTHK1直接作用,抑制蛋白酶体介导的NTHK1蛋白降解,从而稳定NTHK1蛋白,降低植物对乙烯的敏感性(图1)。该研究揭示了NtTCTP可能作为乙烯反应的刹车板,通过与II类乙烯受体NTHK1互作,反馈抑制乙烯反应,并促进细胞增殖,从而避免过量乙烯对植物正常生长发育的抑制。
 
        研究结果于2015年5月4日在线发表于Plant Physiology杂志(DOI: 10.1104/pp.15.00355)。陶建军博士和曹扬荣博士为该论文的共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金和973等项目的资助。

 


图1:NtTCTP抑制蛋白酶体介导的乙烯受体NTHK1蛋白降解并促进植物生长
 
        (A) NtTCTP抑制蛋白酶体介导的乙烯受体NTHK1蛋白降解。通过农杆菌注射,在NtTCTP过表达株系(O2)及RNAi株系(Ri20)烟草叶片中分别表达Flag-NTHK1融合蛋白。注射表达2 d 后,剪取叶片注射区域,分别用200 μM CHX及200 μM CHX 加 20 μM MG132 处理不同时间段。用抗Flag抗体进行免疫杂交检测flag-NTHK1 蛋白水平。
        (B) NtTCTP 稳定NTHK1蛋白需要二者间互作。采用NTHK1激酶失活点突变形式(m2)(减弱NTHK1与NtTCTP间互作)及His结构域缺失突变形式( ΔHIS )(不能与NtTCTP互作)来检测NtTCTP稳定NTHK1蛋白是否需要二者间直接相互作用。农杆菌转化,CHX处理及免疫杂交检测如(A)所示。CBS:卡马斯亮蓝总蛋白染色
        (C) 杂交F1代烟草与野生型及其它转基因株系间表型比较。NTHK1过表达株系与NtTCTP RNAi株系间杂交F1代烟草植株大小与NtTCTP RNAi株系相似(照片所示为34-DAS 大小各烟草株系植株)。NTHK1-OE, NTHK1过表达株系;NtTCTP-OE, NtTCTP过表达株系O2; NtTCTP-RNAi, NtTCTP RNAi株系Ri20。