《擬南芥去SUMO化修飾蛋白酶調控植物開花的分子機制研究》是劉鵬為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥去SUMO化修飾蛋白酶調控植物開花的分子機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉鵬
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
SOC1作為開花途徑中的整合因子，在轉錄水平受到CO、FT、FLC、SVP、AGL24、ELF9、SPL9和SOC1蛋白的調控。另外，我們前期工作發現，SUMO E3 連線酶AtSIZ1負調控SOC1的基因表達。由此推測，SUMO化修飾和去SUMO化修飾過程在SOC1的轉錄水平調控過程中起重要作用。但是，SUMO化修飾調控SOC1基因表達的分子機制尚不清楚。最近我們發現，擬南芥中一個編碼SUMO protease的基因ASP1突變導致植物在長日照和短日照條件下均晚花，並且asp1突變體中SOC1和 SPL9的表達量下降。基於此，本研究將探究ASP1通過SUMO化修飾調控SOC1調節因子的分子機制，並且檢測ASP1是否調控MIR156的表觀遺傳學修飾而影響SPL9的表達。本項目通過對擬南芥SUMO protease ASP1的功能研究，將深入闡明SUMO化修飾調控染色質重塑和開花途徑的機制。
結題摘要
SUMO化修飾是一類廣泛存在於真核生物細胞內的類泛素化修飾。在模式植物擬南芥中，SUMO化作用在植物體生長發育及應對逆境脅迫過程中均扮演著重要的角色。SUMO蛋白酶在SUMO化作用過程中主要負責前體SUMO分子的成熟及底物蛋白的去SUMO化。經生物信息學預測，擬南芥中可能的SUMO蛋白酶超過60個，其中僅有4個（ESD4，ELS1，OTS1和OTS2）得到了證實。通過表型篩選，我們發現可能的SUMO蛋白酶ASP1基因缺失突變體在長日照及短日照條件下均表現出晚花的表型，其中長日照下與野生型的差異更大。用ASP1基因自身啟動子加上基因組DNA可互補asp1突變體的晚花表型，說明該表型是由於ASP1基因缺失所引起的。通過體外的前體SUMO切割實驗以及體內熱激前後SUMO profile的變化比較實驗，證實ASP1具有SUMO蛋白酶活性。用ASP1酶活缺失基因ASP1(C577S)無法互補asp1突變體的晚花表型，說明ASP1調控開花時間依賴於它的SUMO蛋白酶活性。已知SUMO E3連線酶SIZ1基因缺失突變體具有早花的表型，遺傳學分析後發現SIZ1對於ASP1具有完全的上位效應。原生質體共轉實驗表明ASP1定位於細胞核。用帶有GUS標籤的互補材料做組織染色分析，表明ASP1主要在幼嫩組織中（包括根尖、莖尖，以及幼嫩的花芽和種子）具有高水平的表達。 為了分析ASP1調控植物開花時間的分子機制，首先我們檢測了開花整合因子FT，FD以及SOC1的基因表達情況，結果表明以上三個基因的轉錄水平在asp1突變體中均有了明顯的下調。隨後我們分析了這些整合因子上游的重要調控因子的基因表達情況（包括CO，FLC，FLM 以及SVP），結果表明這些基因的轉錄水平都沒有明顯變化。而遺傳學分析結果表明，asp1-1 flc-3雙突變體的開花時間更靠近flc-3，說明二者具有很強的相關性。之前已有報導稱FLC蛋白可在體外發生SUMO化修飾，而經反覆試驗我們未能在植物體內檢測到FLC的SUMO化條帶。而對FLC蛋白水平的分析發現，相比較於野生型，asp1突變體中含有更多的FLC蛋白。進一步的蛋白降解速率檢測結果表明，asp1突變體中FLC蛋白更加穩定。綜合以上結果，我們驗證了SUMO蛋白酶ASP1的
