玉米转录因子ZmMADS47与Opaque2互作调控醇溶蛋白的研究

发布时间：2020-02-28 14:00

【摘要】：Opaque2 (02)是一个在玉米(Zea mays)籽粒发育过程中起到重要作用的bZIP类转录因子。已有研究表明02可以广泛参与籽粒发育过程并且主要调控籽粒中含量最大的储藏蛋白——醇溶蛋白。02蛋白可以和多个转录调控因子以及细胞骨架蛋白发生蛋白互作,并且影响其生物学功能。本研究开展了一个新的02互作蛋白ZmMADS47的生物学功能分析。前期研究利用酵母双杂筛选,获得了多个02可能的互作蛋白,其中包括一个MADS类转录因子ZmMADS47。本研究中,我们首先利用体内和体外的蛋白互作实验,包括免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,Co-IP)以及GST Pull-down实验等,验证了ZmMADS47与02的互作。基因表达分析发现ZmMADS47可以在多种组织中表达。基因序列进化树分析表明ZmMADS47与水稻中的OsMADS47同源。对ZmMADS47的转录因子特征,包括细胞核定位以及转录激活能力的检测发现,ZmMADS47的N端与全长具有核定位信号；其C端具有显著的转录激活能力,但全长蛋白转录激活能力较低。通过玉米转基因,获得了显著抑制ZmMADS47表达的转基因RNAi材料。对RNAi转基因籽粒的RNA-seq、透射电镜以及生化成分分析表明,抑制ZmMADS47表达造成a-zein和50-kD γ-zein在15DAP的表达量下降,部分蛋白体显著变小并且畸形。体外系列的DNA-蛋白互作实验确认ZmMADS47直接结合在α-zein和：50-kD γ-zein启动子的CATGT序列。洋葱表皮细胞的瞬时转录激活实验确认ZmMADS47单独不能激活目标启动子的转录,而在和02互作后可以不同程度的增强对目标启动子的转录。对02蛋白转录激活结构域的缺失突变、50-kD γ-zein启动子CATGT基序的缺失突变以及ZmMADS47的C端7个氨基酸的缺失分析提示,02在和ZmMADS47蛋白互作后,可能改变ZmMADS47的构象,从而释放出ZmMADS47 C端转录激活结构域的转录激活能力。通过本研究,确定了一个新的02蛋白互作蛋白ZmMADS47,并且通过对ZmMADS47的生物学功能的研究,发现它是一个新的醇溶蛋白基因转录因子,并且以一种互作激活的新的机制实施其功能。本研究的结果拓展了我们对醇溶蛋白基因转录调控的认识。
【图文】：

图１－１：邋ＭＡＤＳ类转录因子保守氨基酸序列与结构示意图［１５］。ａ图：基于逡逑ＮＣＢ峨据库中６６６８个ＭＡＤＳ家族基因保守序列比对获得的ＭＡＤＳ类转录因子保逡逑守序列。ｂ图：巧ｐｅｌ与Ｔｙｐｅｌｌ邋ＭＡＤＳ类转录因子的结构示意图。逡逑在ＭＡＤＳ－ｂｏｘ基因进化过程中，其在不同物种中也表现出了明显的不同。逡逑该类基因在原核生物、真菌Ｗ及动物中数量较少，而在高等植物中却大量存在。逡逑ＭＡＤＳ类基因家族在绿藻中只有一个基因成员，在苔薛中有大约２０个成员而在逡逑陆生高等植物，如拟南芥与水稻中却有近１００个成员［１８－２０］。对ＭＡＤＳ－ｂｏｘ基因逡逑研究较为透彻的物种包括拟南芥，大豆（Ｇ／．ｖｃ／Ｈｆ邋ｗａｒ），逡逑黄瓜（ＣｍＣＷＷＷ邋－Ｋ／ｎＶｗ），水稻（０／７Ｚ０逦＞？？OH＂），邋毛果杨（／＊０护｛／？５逡逑ｔｒｉｃｈｏｃａｒｐａ），卷枯（Ｓｅ！ａｇｉｎｅｌ！ａ邋ｍｏｅｌｌｅｎｄｏｒｆｆｌｉ）从及小粒碗替（Ｐｈｙｓｃｏｍｉｔｒｅｌｌａ逡逑ｐａｔｅｎｓ）邋［１５，１６，１８，１９，２１］0逡逑

／々0／！？＂？＂）、栋桐树（ｆ．邋／ｒｋ々Ou大豆（Ｇ．邋ｍａｒ）、萝邋（Ｃ．邋５■加Ｖｗ）、逡逑水稻（０．伽如７）邋及卷柏（义＂！［脚）中巧ｐｅｌ亚类进化分析，Ｍａ亚类逡逑在其中占到的比例最大（图１－２）［泌］。此外，Ｔｙｐｅｌｌ同样也被按照Ｉ区和Ｋ－ｂｏｘ的逡逑差异进一步细分为ＭＩＫＣ＾与ＭＩＫＣ＊两大类［２９］。ＬｙｄｉａＧｍｍｚｏｗ等对拟南芥，大逡逑豆，黄瓜，，毛果杨，水稻Ｗ及小粒碗薛的ＭＩＫＣＣ与ＭＩＫＣ＊进一步旧类后，逡逑Ｔｙｐｅｌｌ邋ＭＡＤＳ－ｂｏｘ蛋白又被进一步细分为ＳｔＭＡＤＳｌｌ，ＡＧＬ１７，邋ＡＧＬ１２，邋ＴＭ３，逡逑ＦＬＣ，邋ＡＧＬ６，邋ＡＧＬ２，邋ＳＱＵＡ，邋ＡＧ，邋ＭＩＫＣ＊，邋ＯｓＭＡＤＳ３２，邋ＴＭ８，邋ＧＥＦ／ＧＬＯ，逡逑ＧＣＭ１３，邋ＡＧＬ１５等（图邋１－３）邋［２巧。逡逑Ｗ逡逑图１－２：邋Ｍａ、Ｍｐ与ＭｙＳ大类Ｔｙｐｅｌ邋ＭＡＤＳ类转录因子的进化分析［２８］。红逡逑色，绿色和蓝色分别代表了Ｍｏｕ邋ＭＰ与Ｍｙ兰大类基因。逡逑８／８４逡逑
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2

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本文编号：2583477