內質網相關的蛋白質降解調控植物耐旱研究取得進展

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內質網相關的蛋白質降解（ERAD）在植物的生長發育和適應脅迫過程中扮演重要角色，主要負責清除細胞內積累的錯誤折疊蛋白，並調控正常折疊的蛋白。中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員謝旗研究組長期致力於植物泛素化在植物與環境互作中的調控機制研究，並在ERAD調控植物逆境研究中取得系列研究成果。然而，ERAD參與脅迫響應的具體機制仍不清楚。

前期研究發現，UBC32是定位於內質網的泛素耦合酶，是ERAD複合體的重要組分。UBC32在轉錄水平受多種脅迫誘導，其蛋白參與降解錯誤折疊蛋白，同時其蛋白水平受到ERAD的調控。科研人員基於UBC32的高表達和敲除影響植物幹旱相應的生物學現象進一步開展研究，采用IP/MS方法找到與UBC32互作的水通道蛋白PIP2;1/PIP2;2，UBC32直接結合PIP2;1/PIP2;2並促進其降解。進一步研究發現，RING類型的E3連接酶Rma1H1與UBC32一起形成特定的E2-E3複合物，通過負調控PIP2;1蛋白穩定性增強植物的抗旱性。PIP2;1的第276位K（PIP2;2為K274）被泛素化修飾後降解速度加快。此外，Rma1更易結合C端S280和S283位磷酸化修飾的PIP2;1/PIP2;2，S280/283D形式的PIP2;1蛋白穩定性更低。該研究揭示出蛋白質泛素化和磷酸化修飾在ERAD E2-E3複合物精細調控底物穩定性在植物幹旱響應中的新機制。在水稻中高表達UBC32可顯著提高水稻的耐旱性，為培育節水作物提供了良好材料。

相關研究成果以ERAD-related E2 and E3 enzymes modulate the drought response by regulating the stability of PIP2 aquaporins為題，在線發表在The Plant Cell上。遺傳發育所謝旗研究組已出站博士後陳倩（現任中國農業大學副教授）為論文第一作者，謝旗為論文通訊作者。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金委員會項目的支持。

圖.UBC32-Rma1複合體通過負調控PIP2;1/PIP2;2參與植物抗旱

來源：中國科學院遺傳與發育生物學研究所

本文來源：中科院之聲