【Plant Physiology】我院侯歲穩教授揭示PP1R3:TOPP 全酶對ABA的調控作用

日期: 2020-09-21 閱讀: 來源:

近日,Plant Physiology雜志在線發表了蘭州大學生命科學學院侯歲穩教授團隊的題為Role of Protein Phosphatase 1 Regulatory Subunit 3 (PP1R3) in Mediating Abscisic Acid Response的研究論文。該研究揭示蛋白磷酸酶PP1的調節亞基PP1R3與Ⅰ型蛋白磷酸酶(TOPPs) 組成的全酶與ABI1在細胞核內平行發揮調節ABA信號的作用。PP1R3的鑒定為研究PP1介導的蛋白磷酸化在植物脅迫反應中的作用提供了新的途徑。

蛋白磷酸酶是具有催化已經磷酸化的蛋白質分子發生去磷酸化反應的一類酶分子,與蛋白激酶相對應存在,共同構成了磷酸化和去磷酸化這一重要的蛋白質活性的開關系統。

蛋白磷酸酶1(PP1)在真核生物中發揮重要作用,包括在植物激素反應中發揮重要作用,其功能是由催化亞基和調節亞基組成的全酶來發揮作用。動物基因組中大約有200個PP1相互作用的蛋白;相比之下,在植物中只有很少的報道。

本研究利用質譜技術對擬南芥中與PP1相互作用的蛋白PP1調節亞基3(PP1R3)進行了鑒定。PP1R3在多種植物組織中廣泛表達,PP1R3與Ⅰ型蛋白磷酸酶(TOPPs)共定位于細胞核和細胞質中。pp1r3突變體對脫落酸(ABA)敏感,與顯性負性突變體topp4-1或功能喪失的多重突變體topp1 topp4-3, topp8 topp9, topp6/7/9, topp1/2/4-3/6/7/9, 和 topp1/4-3/5/6/7/8/9 (topp-7m)相似。Topp-7m中約三分之二的差異表達基因表現出與pp1r3-2相同的基因表達變化。

在對ABA的反應中,與野生型擬南芥相比,2個pp1r3T-DNA插入突變體對ABA和鹽度更為敏感。遺傳分析表明,PP1R3和TOPPS共同調控ABA反應,PP1R3抑制TOPP酶活性,促進TOPP4的核定位。相比之下,ABA處理增加了細胞質中TOPP1和TOPP4的含量。重要的是,TOPP4的核定位部分恢復了topp4-1的ABA超敏表型。該結果表明,TOPP4亞細胞定位的調控對TOPP介導的ABA信號傳導具有重要意義。

ABI1屬于PP2CA家族,在ABA信號轉導中起關鍵作用。因此,作者也檢查了PP1R3是否與ABI1存在著相互作用。ABA處理后,pp1r3-1abi1-1c和pp1r3-2abi1-1c幼苗的根長顯著長于Col、pp1r3-1和pp1r3-2。但與abi1-1c相比,pp1r3 abi1-1c幼苗的根長顯著縮短,表明pp1r3 abi1-1c對ABA的反應表現為pp1r3和abi1-1c突變的相加效應。此外,通過Y2H分析,沒有檢測到PP1R3與ABI1/ABI2之間的物理相互作用。結果表明,PP1R3和ABI1對ABA反應的調節是平行的。

總體而言,在擬南芥中鑒定了TOPP相互作用蛋白PP1R3,PP1R3抑制TOPPS的活性,促進其核定位。PP1R3作為TOPP的調節亞單位,參與TOPP介導的信號轉導途徑,包括對ABA和非生物脅迫的響應。此外,PP1R3:TOPPS全酶可能與ABI1在細胞核內平行發揮調節ABA信號的作用。PP1R3的鑒定為研究PP1介導的蛋白磷酸化在植物脅迫反應中的作用提供了新的途徑。

新聞鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/No7nuGEwRqNa3LxXnT-DDg

文章鏈接:http://www.plantphysiol.org/content/early/2020/09/18/pp.20.01018

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