《擬南芥過氧化氫酶基因的轉錄後和翻譯後調控機制研究》是依託山東師範大學，由趙彥修擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥過氧化氫酶基因的轉錄後和翻譯後調控機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙彥修
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
過氧化氫酶是細胞內清除過氧化氫，維護植物體內氧化還原勢平衡，參與調控植物生長發育以及生物和非生物脅迫應答的重要蛋白。但是迄今為止，與過氧化氫酶基因的轉錄後和翻譯後調控相關的工作非常少，而且沒有得到系統的研究。我們的生物信息學分析和預實驗表明過氧化氫酶基因受到選擇性剪接調控，翻譯後受到磷酸化修飾。本課題在上述發現的基礎上，採用RNA-seq數據分析、活體螢光觀察、體外和體內蛋白互作，酶活性分析以及激酶活性實驗等方法，研究過氧化氫酶基因的選擇性剪接和磷酸化修飾對其亞細胞定位，活性，穩定性的影響。闡明CaM，SOS2, LSD1 和NDPK1等蛋白與過氧化氫酶的互作是否受磷酸化修飾的調控，並鑑定SOS2等蛋白是否是磷酸化過氧化氫酶的蛋白激酶。本研究成果將揭示過氧化氫酶基因如何通過轉錄後和翻譯後調控，影響過氧化氫酶的生理生化功能，調控細胞內的過氧化氫的水平和它參與的信號傳導途徑。
結題摘要
過氧化氫酶是細胞內清除過氧化氫，維護植物體內氧化還原勢平衡，參與調控植物生長發育以及生物和非生物脅迫應答的重要蛋白。但是迄今為止，與過氧化氫酶基因的轉錄後和翻譯後調控相關的工作非常少，而且沒有得到系統的研究。我們的研究發現，CAT2和CAT3通過選擇性剪接，產生了定位於胞質中的過氧化氫酶，可能在植物生長發育或應答逆境脅迫過程中起一定作用。CAT1和CAT3的磷酸化修飾並不影響其與SOS2、LSD、CaM等蛋白的互作，但顯著下調過氧化氫酶的活性。CAT2的蛋白水平受光周期的調控，EBF1/2可能參與調控CAT2的蛋白降解。我們利用CAT2和CAT3特異性的抗體，發現CAT2和CAT3的對鹽脅迫、乾旱脅迫、氧化脅迫的回響存在非常明顯的差異。CAT2蛋白在鹽脅迫條件下誘導表達，在鹽脅迫的恢復期降解。而CAT3蛋白並不受鹽脅迫誘導表達，在鹽脅迫後的恢復期誘導表達。另外，我們利用CRISPR技術構建了CAT1/3雙突變體和CAT1/2/3三突變體。CAT1/2/3三突變體表現出明顯的生長缺陷和劇烈的氧化還原波動。轉錄組學分析表明在轉錄水平cat2/3和cat1/2/3均與野生型存在較大差異，且cat1/2/3差異基因數量明顯更多。進一步的分析表明過氧化物酶體產生的H2O2可能通過OXI1-MAPK途徑參與調控過氧化物酶體逆行信號。
