近日，中國(guó)科學(xué)院華南植物園劉勛成團(tuán)隊(duì)在植物科學(xué)領(lǐng)域著名期刊Molecular Plant(《分子植物》)上發(fā)表了題為“HDT2-mediated lysine deacetylation promotes phytochrome A degradation during photomorphogenesis in Arabidopsis”的研究論文。該研究闡明：擬南芥遠(yuǎn)紅光受體——光敏色素phyA的穩(wěn)定性受乙?；揎梽?dòng)態(tài)調(diào)控，賴氨酸去乙酰化酶HDT2通過介導(dǎo)phyA去乙?；龠M(jìn)其泛素化與蛋白降解，從而精確調(diào)控遠(yuǎn)紅光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與幼苗光形態(tài)建成。該成果不僅深化了對(duì)光受體穩(wěn)定性調(diào)控機(jī)制的理解，同時(shí)揭示了非組蛋白乙酰化修飾在光形態(tài)建成中的關(guān)鍵作用。

1、研究背景

光敏色素phyA是植物中唯一特異性感知遠(yuǎn)紅光信號(hào)的受體蛋白。在暗生長(zhǎng)幼苗中phyA大量累積，而出土照光后迅速發(fā)生降解——該過程對(duì)于幼苗光信號(hào)傳遞與光形態(tài)建成至關(guān)重要。然而，phyA穩(wěn)定性如何被精確調(diào)控仍是未解之謎。賴氨酸(K)乙?；鳛檫M(jìn)化保守的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，既往研究多聚焦于組蛋白調(diào)控領(lǐng)域，非組蛋白(如光受體)乙?；揎椩诠庑螒B(tài)建成中的作用尚屬空白。

2、研究?jī)?nèi)容

(1)乙?；M學(xué)揭示幼苗從黑暗到照光過程中發(fā)生全局去乙?；录?/p>

研究團(tuán)隊(duì)通過Western blot實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，幼苗從黑暗轉(zhuǎn)入光照后，整體乙酰化水平顯著下降。進(jìn)一步利用乙酰化組學(xué)技術(shù)系統(tǒng)鑒定該過程中發(fā)生修飾變化的蛋白及位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)光誘導(dǎo)了大量的蛋白和位點(diǎn)發(fā)生去乙?；hyA蛋白上存在4個(gè)保守的賴氨酸乙?；揎椢稽c(diǎn)(K65，K296，K536和K744)，其中K65和K744位點(diǎn)發(fā)生顯著的去乙酰化(圖1)。

圖1. 乙?；M學(xué)分析發(fā)現(xiàn)phyA多個(gè)賴氨酸位點(diǎn)發(fā)生乙?；揎?/p>

(2)K65位點(diǎn)乙酰化影響phyA穩(wěn)定性、遠(yuǎn)紅光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及幼苗光形態(tài)建成

通過構(gòu)建位點(diǎn)特異模擬乙?；腿ヒ阴；霓D(zhuǎn)基因回補(bǔ)材料，研究人員證實(shí)僅K65位點(diǎn)的乙酰化狀態(tài)影響了phyA的生物學(xué)功能。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)同時(shí)也是關(guān)鍵的泛素化修飾位點(diǎn)，其突變顯著降低了phyA泛素化水平與降解速率，從而影響了下游轉(zhuǎn)錄因子HY5的水平與光響應(yīng)基因的表達(dá)。免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)表明，光照誘導(dǎo)的K65位點(diǎn)去乙?；?，直接促進(jìn)了phyA泛素化修飾，進(jìn)而被26S蛋白酶體途徑降解。以上研究首次揭示光誘導(dǎo)的phyA降解需經(jīng)歷“去乙酰化-泛素化”級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

圖2. 乙?；揎椨绊憄hyA的穩(wěn)定性與生物學(xué)功能

(3)賴氨酸去乙?；窰DT2介導(dǎo)phyA的去乙?；?/strong>