生命科學學院朱國輝教授課題組揭示ABA信號途徑調節新機制

發布者:陳芃辰發布時間:2019-07-13浏覽次數:3

    近日,我校生命科学学院朱国辉教授团队在植物生物学Top期刊《分子植物》(Molecular Plant,IF=10.8)在线发表了题为“Nucleocytoplasmic Trafficking of the Arabidopsis WD40 Repeat Protein XIW1 Regulates ABI5 Stability and Abscisic Acid Responses”的研究论文(论文在线链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.07.001)。该研究在拟南芥中鉴定了一个XPO1互作蛋白XIW1(XPO1-Interacting WD40 protein 1),XIW1的出核转运依赖于XPO1。ABA和逆境胁迫影响XIW1的核质转运,XIW1在细胞核的积累可增强ABI5的稳定性,从而正调节ABA信号途径。

    调节蛋白质核质转运往往是细胞信号转导的重要环节之一,参与植物对生物节律、激素、非生物和生物胁迫的响应。核转运受体(NTR)介导蛋白质的入核和出核转运,包括核输入受体(Importin)和核输出受体(Exportin)。XPO1/CRM1是核输出受体,介导蛋白质从细胞核向细胞质的转运。植物中XPO1底物蛋白鉴定及其底物蛋白核质转运的生物学意义少有报道。

    通过对XPO1A转基因植株蛋白的免疫共沉淀和质谱分析,鉴定了一个富含WD40结构域的蛋白XIW1。在烟草和转基因材料的实验表明,LMB(XPO1抑制剂)处理或者对XIW1蛋白NES序列点突变,会促使XIW1在细胞核积累,表明XIW1的出核转运依赖与XPO1。研究发现,XIW1功能缺失突变体xiw1-1表现为ABA不敏感表型,且ABA处理条件下xiw1中ABI5转录和蛋白水平低于野生型;RNA-seq结果表明xiw1-1与abi5有类似的基因表达谱,遗传学证据表明ABI5介导了XIW1对ABA信号响应的调节。

    研究进一步发现,XIW1是一个核质分布蛋白。拟南芥在正常生长条件下时,XIW1主要定位于细胞质,而ABA处理或者非生物胁迫可促使XIW1在细胞核内聚集。XIW1在细胞核内与ABI5存在直接互作,并起到减缓ABI5降解速率的作用,从而正调节ABA信号途径。因此,该研究解析了XPO1-XIW1-ABI5信号级联过程,阐明了一种通过蛋白核质转运调节ABA信号途径的新机制;同时,过量表达XIW1或者促使XIW1在细胞核内表达,均可提高植物的抗旱性,有一定的应用前景。

    我校生命科学学院研究生徐学中、万旺和江国彬为该论文的共同第一作者,华南农业大学朱国辉教授和上海逆境生物学研究中心朱健康教授为论文的通讯作者。该工作受到国家自然科学基金的资助。(文图/生命科学学院)

(責任編輯:陳芃辰)


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