位置:首頁 > 新聞動態 > 科研進展  
謝旗研究組在ERAD調控植物耐旱方面取得新進展

  內質網相關的蛋白質降解(ERAD)在植物的生长发育和适应胁迫过程中扮演重要角色,主要负责清除细胞内积累的错误折叠蛋白,同时也调控正常折叠的蛋白。中國科學院遗传與发育生物学研究所谢旗研究组一直致力植物泛素化在植物與环境互作中的调控机制研究,并且在ERAD調控植物逆境的研究中取得了一系列研究成果(Liu et al., 2011 Cui et al., 2012; Chen et al., 2016a, 2016b; Chen et al., 2020; Liu et al., 2021)。然而,ERAD如何參與脅迫響應的具體機制仍不清楚。 

 

  謝旗實驗室前期的研究工作發現,UBC32是定位于內質網的泛素合酶,是ERAD複合體的重要組分。UBC32在轉錄水平受多種脅迫誘導,其蛋白參與降解錯誤折疊蛋白,同時其蛋白水平受到ERAD的調控。基于UBC32的高表達和敲除影響了植物的幹旱相應這一生物學現象進一步開展了研究。采用IP/MS方法尋找到與UBC32互作的水通道蛋白PIP2;1/PIP2;2UBC32直接結合PIP2;1/PIP2;2並促進其降解。進一步研究發現RING類型的E3連接酶Rma1H1UBC32一起形成特定的E2-E3複合物通過負調控PIP2;1蛋白穩定性增強植物的抗旱性。PIP2;1的第276KPIP2;2K274)被泛素化修飾後降解速度加快。並且,Rma1更易結合CS280S283位磷酸化修飾的PIP2;1/PIP2;2S280/283D形式的PIP2;1蛋白穩定性也更低。該研究揭示了蛋白質泛素化和磷酸化修飾在ERAD E2-E3複合物精細調控底物穩定性在植物幹旱響應中的新機制。在水稻中高表達UBC32可显著提高水稻的耐旱性,爲培育节水作物提供了良好材料。 

 

  上述研究結果于2021520日在線發表在The Plant Cell雜志(DOI:10.1093/plcell/koab141)。文章题目爲ERAD-related E2 and E3 enzymes modulate the drought response by regulating the stability of PIP2 aquaporins。谢旗研究组已出站博士后陈倩(现任中国农业大学副教授)爲该论文第一作者,谢旗研究员爲通讯作者。本项工作得到了国家重点研发计划和自然科学基金委项目资助。 

 

圖:UBC32-Rma1複合體通過負調控PIP2;1/PIP2;2参與植物抗旱