拟南芥紫外光受体UVR8的功能研究

发布时间：2019-03-31 19:53

【摘要】：在模式植物拟南芥中紫外光UV-B光受体UVR8蛋白感受并起始UV-B诱导的植物光形态建成,不同于传统的光受体,UVR8蛋白以自身的色氨酸作为生色团来感知UV-B从而起始下游信号通路。植物接收到UV-B后,UVR8构象发生变化,由精氨酸维系的同源二聚体的形式变成了单体的形式,单体状态的UVR8与从CUL4-DDB1 E3连接酶上解离下来的COP1-SPA形成新的复合体,此UV-B依赖的UVR8-COP1-SPA复合体的形成使得COP1的作用发生改变:从可见光光形态建成中负调控因子的作用变为UV-B信号中正调控因子的作用。但是UVR8蛋白中重要的氨基酸残基,如负责光吸收和二聚体维系的氨基酸,对于UVR8在UV-B信号中的生物学意义并不是很清楚。前面关于UVR8蛋白的研究和报道基本是通过酵母系统以及结构解析等非植物体内体系实现的,UVR8在植物体内是如何行使功能的并不清楚。本论文主要研究UVR8蛋白中重要的氨基酸残基对其在UV-B诱导的植物光形态建成中功能和活性的影响,获得如下结果:1)通过定点突变获得了UVR8蛋白的光吸收氨基酸突变W233A、W233F、W285A、W285F和二聚体维系氨基酸突变R286A和R338A。通过农杆菌介导的拟南芥侵染的方法将UVR8野生型及突变体引入拟南芥基因组并获得单拷贝插入的转基因材料,挑选出蛋白表达水平相一致的株系进行后续实验。2)在酵母系统中检测了在应答光形态建成的UV-B时,UVR8的构象变化和与cop1的相互作用。与以前的研究结果相一致,uvr8wt能应答uv-b发生二聚体变单体的构象变化,以及uv-b诱导的与cop1的相互作用,而组成型二聚体形式的uvr8w285f与cop1之间不存在相互作用,其余点突变为组成型单体形式和组成型的与cop1的相互作用。3)uvr8点突变会造成植物uv-b生理应答不同程度的改变,通过对uv-b诱导的下胚轴缩短和花青素积累这两个生理学特征的检测发现,uvr8wt能将突变体uvr8-6恢复到野生型水平,在所有点突变的材料中uvr8r338的恢复程度最为明显,但弱于uvr8wt,而uvr8w285a和uvr8r286a表型基本与突变体uvr8-6表型一致,其余点突变表现出的情况介于两者中间。4)uvr8点突变影响了uv-b响应基因的表达,通过荧光定量pcr检测了uv-b应答基因elip2、ugt48a1和chs在不同uvr8点突变材料中受uv-b诱导的情况。在uvr8wt中能检测到这些基因明显被uv-b诱导表达,在uvr8r338a中诱导同样明显。但在其余的uvr8点突变中uv-b诱导的基因表达都不同程度下调。检测cop1和hy5的mrna发现,uvr8点突变对cop1受uv-b诱导的影响与下游应答基因受影响情况类似,而hy5mrna在uvr8w233f和uvr8r338a中都存在诱导。cop1和hy5蛋白受uv-b诱导积累的表型在uvr8w285f和uvr8r286a中几乎检测不到。同时发现除uvr8r338a,uv-b诱导的负调控因子rup1和rup2的积累在uvr8点突变中诱导程度都被减弱。5)uvr8点突变会导致uv-b诱导的光感受、uvr8单体化以及与cop1的相互作用受到影响。通过测量植物蛋白在310nm处的光吸收值,我们发现色氨酸w233和w285的突变会导致吸光能力的完全丧失,二聚体维系氨基酸r286和r338a的突变会导致吸光能力减弱。uvr8二聚体单体分析实验发现uvr8点突变对uvr8构象的影响与酵母中一样,但与cop1的相互作用与酵母中存在矛盾,免疫共沉淀实验发现uvr8w285f和uvr8r286a完全不与cop1相互作用,uvr8w233a和uvr8w233f可以组成型的共沉淀下来少量的cop1,在没有uv-b的条件下uvr8w285a和uvr8r338a可以共沉淀下来中等强度的cop1,两者的区别在于在uv-b处理的条件下uvr8r338a可以共沉淀下来更多的cop1。6)鉴定到了两个组成型光形态建成的材料uvr8w285a和uvr8r338a,并且发现uvr8表现出的组成型活性依赖于持续的uvr8与cop1的相互作用。在没有uv-b的条件下,uvr8w285a和uvr8r338a下胚轴长度都比uvr8wt短、花青素含量和标志基因的水平都比uvr8wt高,uv-b处理之后,uvr8w285a对uv-b基本不应答,而uvr8r338a还能受uv-b的诱导,这与突变体蛋白和cop1之间的相互作用强度紧密相关。在暗中uvr8w285a和uvr8r338a出现子叶打开的组成型光形态建成的表型。并且它们的光生物学活性会因uv-b信号通路中负调控因子cul4的抑制而增强。综上所述,本论文阐述了uvr8蛋白中重要氨基酸残基对于uvr8正常功能的重要性,并提出uv-b依赖uvr8-cop1的相互作用调控植物UV-B信号的输出和传递的分子机制。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 童哲;连汉平;段静霞;崔o，

本文编号：2451224