远红光调控植物种子萌发、下胚轴伸长、开花时间和花青素积累等生物学过程。植物通过远红光受体
phytochrome A
(
phyA
)感知远红光信号。
FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL 1
(
FHY1
)转运光激活的
phyA
到细胞核,启动远红光信号。远红光诱导
26S
蛋白酶体介导的
FHY1
蛋白降解,从而减弱远红光信号,但其分子机理尚不清楚。
近日,中国科学院植物研究所金京波研究组发现
FHY1
的
SUMO
化修饰和去
SUMO
化修饰精细调控
FHY1
蛋白稳定性及其介导的远红光信号的分子机理。该研究发现
FHY1
是一个
SUMO
底物,且第
32
位和
103
位赖氨酸是
FHY1
主要的
SUMO
化修饰位点。远红光诱导
FHY1
的
SUMO
化修饰,促进
FHY1
蛋白降解。进一步研究发现,远红光条件下,
SUMO
蛋白酶
ARABIDOPSIS SUMO PROTEASE 1
(
ASP1
)与
FHY1
互作,并介导
FHY1
的去
SUMO
化修饰。与此结果相符,远红光条件下
asp1-1
功能缺失突变体中
FHY1
的
SUMO
化修饰水平增高,
FHY1
蛋白降解加快,
phyA
进核受阻,光形态建成正调节因子
HY5
蛋白积累减少,且
asp1-1
突变体对远红光不敏感,说明
ASP1
介导的
FHY1
去
SUMO
化修饰防止
FHY1
过度降解。此外,远红光会抑制
ASP1
转录,促进
ASP1
蛋白降解,这可能为减弱远红光信号起一定作用。该研究发现了远红光诱导的
FHY1 SUMO
化修饰和
ASP1
介导的
FHY1
去
SUMO
化修饰精细调控远红光信号的新机制,说明
SUMO
化修饰在光信号通路中起重要作用。
该研究成果于
4
月
13
日在线发表于
Molecular Plant
。金京波研究组博士后曲高平为论文的第一作者,金京波为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金及中科院项目的支持。
FHY1
的
SUMO
化和去
SUMO
化修饰调控远红光信号的模式图