研究成果

JIPB- 尹若贺课题组发现UV-B光受体UVR8结构和功能之间的新关系

发布时间:2020-06-09 

JIPB近日在线发表了农业与生物学院尹若贺课题组题为“The C-terminal 17 amino acids of the photoreceptor UVR8 is Involved in the fine-tuning of UV-B signaling”(全文链接https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12977)的研究论文。

 

 

植物光受体(Photoreceptor)可以感知环境中的光信号,通过信号转导调控植物的生长发育,即光形态建成。高等植物体内存在多种光受体,包括红光/远红光受体、蓝光受体以及紫外光UV-B受体。紫外光UV-B (280-315 nm) 是地球表面波长最短的太阳光谱波段。研究表明低剂量的紫外光UV-B可以通过光受体UVR8蛋白调控植物的光形态建成。利用结构生物学等方法研究表明UVR8蛋白主要包含7个富含β-折叠的WD40核心结构域和靠近C-末端的一个由27个氨基酸组成的C27结构域。C27结构域对UVR8的光信号传递功能至关重要,是UVR8 的活性区域。其通过和多个不同的蛋白质直接相互作用,以此来调控下游基因转录表达变化和光形态建成 (Yin et al. 2015; Liang et al. 2018; Liang et al. 2019; Qian et al. 2020)。其中UVR8的互作蛋白COP1是UV-B信号转导过程中一个不可或缺的元件。结构生物学研究发现包括C27在内的UVR8 C-端大区域以不同的构象形式存在,包括紧凑型和延展型的构像 (Camacho et al. 2019)。这种不同的构像很有可能调控C27与其它蛋白的相互作用,从而精细调控UV-B信号转导,然而相关的功能研究尚未见报道。

该研究发现光受体UVR8 C-末端17个氨基酸能够干扰UVR8的活性区域C27与下游关键蛋白COP1的相互作用,从而抑制UV-B信号转导 (Lin et al. 2020)。在UV-B的处理下,UVR8蛋白能够和COP1相互作用。该相互作用不但能够引起UVR8蛋白在细胞核内的积累(COP1也在细胞核内积累),而且也能够解除COP1对转录因子HY5的负调控作用,从而促进下游UV-B靶基因的转录。该研究分别在酵母和植物体内进行蛋白互作实验,结果表明C17的存在能够明显降低其相邻的C27结构域与 COP1的相互作用,抑制UV-B信号转导。

该工作进一步加深了对光受体UVR8结构和功能间关系的理解。值得注意的是C17 中有多个氨基酸在包括番茄和水稻等在内的陆生植物UVR8中高度保守,表明这些氨基酸很可能在调控UVR8功能上具有重要作用。助理研究员林丽为该论文的第一张作者,硕士研究生童华茜杨国骞博士也参与了该项研究工作,尹若贺为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

 


C17通过抑制UVR8和COP1的相互作用抑制UV-B信号转导

 

参考文献

  1. Camacho IS, Theisen A, Johannissen LO, Diaz-Ramos LA, Christie JM, Jenkins GI, Bellina B, Barran P, Jones AR (2019) Native mass spectrometry reveals the conformational diversity of the UVR8 photoreceptor. Proc Natl Acad Sci U S A 116: 1116-1125
  2. Liang T, Mei S, Shi C, Yang Y, Peng Y, Ma L, Wang F, Li X, Huang X, Yin Y, Liu H (2018) UVR8 Interacts with BES1 and BIM1 to Regulate Transcription and Photomorphogenesis in Arabidopsis. Dev Cell 44: 512-523 e515
  3. Liang T, Yang Y, Liu H (2019) Signal transduction mediated by the plant UV-B photoreceptor UVR8. New Phytol 221: 1247-1252
  4. Lin L, Dong H, Yang G, Yin R (2020) The C-terminal 17 amino acids of the photoreceptor UVR8 is Involved in the fine-tuning of UV-B signaling. J Integr Plant Biol: doi: 10.1111/jipb.12977
  5. Qian C, Chen Z, Liu Q, Mao W, Chen Y, Tian W, Liu Y, Han J, Ouyang X, Huang X (2020) Coordinated Transcriptional Regulation by the UV-B Photoreceptor and Multiple Transcription Factors for Plant UV-B Responses. Mol Plant 13: 777-792
  6. Yin R, Arongaus AB, Binkert M, Ulm R (2015) Two distinct domains of the UVR8 photoreceptor interact with COP1 to initiate UV-B signaling in Arabidopsis. Plant Cell 27: 202-213

 

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