科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物激素“核受體”作用機理

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2017-10-13 09:15:00【大中小】

激素調(diào)控植物生長發(fā)育和對環(huán)境適應(yīng)性的方方面面。傳統(tǒng)認為，植物激素的受體定位于細胞膜上。最近研究表明，茉莉酸、生長素等激素的受體卻定位于細胞核中，這類似于動物激素的“核受體”。目前，人們對植物激素“核受體”的生理意義及作用機理尚所知甚少。

植物激素“核受體”作用機理

茉莉酸來源于不飽和脂肪酸的植物激素，調(diào)控植物的免疫反應(yīng)和適應(yīng)性生長。對應(yīng)于病蟲侵害或其它逆境刺激，活性茉莉酸被其“核受體”COI1識別而釋放核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2的活性，進而在全基因組范圍內(nèi)激活茉莉酸響應(yīng)基因表達。真核細胞中所有蛋白編碼基因的轉(zhuǎn)錄是由RNA聚合酶II完成的，任何基因的轉(zhuǎn)錄表達都離不開特定的表觀遺傳環(huán)境。目前，人們尚不清楚COI1如何把茉莉酸信號準確無誤地傳遞給RNA聚合酶II，以保證特異性地轉(zhuǎn)錄茉莉酸響應(yīng)基因；也不清楚參與茉莉酸途徑的表觀遺傳因子如何與COI1和MYC2等遺傳因子“密切溝通”，從而形成協(xié)調(diào)一致的茉莉酸響應(yīng)基因表達譜。

轉(zhuǎn)錄中介體(Mediator)是進化上高度保守的由多個亞基組成的蛋白復(fù)合物。在基因轉(zhuǎn)錄過程中，轉(zhuǎn)錄中介體分別與基因特異的轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶II相互作用，介導(dǎo)二者之間的信息傳遞，被稱為真核生物基因轉(zhuǎn)錄的中央控制器。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李傳友研究組的研究表明，在茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中，植物Mediator的亞基MED25通過與“核受體”COI1直接相互作用，而建立了茉莉酸受體蛋白與RNA聚合酶II及染色質(zhì)溝通的“橋梁”。

研究發(fā)現(xiàn)，在“靜息”狀態(tài)下，MED25通過直接相互作用把COI1招募到核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2靶標基因的啟動子區(qū)域；當活性茉莉酸濃度升高時，MED25促進COI1依賴的對轉(zhuǎn)錄抑制子JAZ蛋白的降解。無論是在靜息狀態(tài)還是在激活狀態(tài)下，MED25的作用都有利于MYC2對茉莉酸響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。這表明茉莉酸信號的識別實際發(fā)生在MYC2的靶標啟動子區(qū)域。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，MED25還與組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶1（HAC1）相互作用，二者的相互作用可以選擇性地調(diào)控MYC2靶啟動子H3K9乙?；瑥亩龠M茉莉酸響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄表達。此外，HAC1在MYC2靶啟動子上的富集與活性依賴于COI1和MED25。因此，MED25將COI1與HAC1依賴的H3K9乙?；?lián)系起來，以激活MYC2對茉莉酸響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

李傳友團隊先前的研究表明，MED25還與核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2直接相互作用從而把RNA聚合酶II招募到MYC2的靶標啟動子區(qū)域。研究揭示，Mediator復(fù)合體的同一個亞基可將參與茉莉酸信號途徑的遺傳因子（受體蛋白COI1和核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2）與表觀遺傳因子（HAC1）整合至一個協(xié)調(diào)一致的轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程中。

上述信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制可能適用于那些受體位于細胞核中的其它植物激素（比如生長素）。研究人員發(fā)現(xiàn)，MED25的蛋白結(jié)構(gòu)在高等動物中是保守的；人類的MED25通過直接相互作用把甲狀腺素等激素的“核受體”及HAC1的同源蛋白CBP1整合到同一個協(xié)調(diào)一致的轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程中。研究發(fā)現(xiàn)了茉莉酸“核受體”的作用機理，揭示了盡管植物激素“核受體”的作用機制與動物中的顯著不同，但二者在與Mediator亞基互作及調(diào)控激素響應(yīng)基因表達的層面有非常高的保守性。

該研究在線發(fā)表在PNAS雜志上。研究工作得到了科技部重大研究計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項和國家自然科學(xué)基金委的資助。