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昆明植物所解析CBP20/80蛋白调控拟南芥盐胁迫响应的分子机制

2014-04-07 23:43 孔翔祥 中国科学院昆明植物研究所 阅读 0
核心摘要: 中国科学院昆明植物研究所杨永平与胡向阳研究组利用拟南芥突变体,结合定量蛋白质组学技术,解析了帽子结合蛋白CBP20/80调控盐胁迫响应的分子机制。研究发现,CBP20/80缺失导致Pre-mRNA剪切异常,影响脯氨酸积累和淀粉降解,从而增加盐胁迫敏感性。该成果发表于Journal of Proteome Research。


A:野生型拟南芥、cbp20与cbp80突变体在不同梯度盐平板下根伸长状况。B:野生型拟南芥、cbp20与cbp80突变体在不同梯度土壤下生长状态。

不同于原核生物,真核生物mRNA具有5'帽子结构。帽子结合蛋白复合物(CBC)能特异地与5'端帽子结构结合,将mRNA顺利输出细胞核。CBC对蛋白质合成的质量控制、mRNA的稳定性、Pre-mRNA的正确剪切、microRNA的成熟过程以及mRNA的3'-PolyA化都起到重要的调控作用。CBC蛋白可分为核内CBC(如单细胞酵母的CBC1/2蛋白与多细胞的CBP20/80蛋白)和胞质内CBC(如转录起始因子eIF-4E与eIF-4G,启动mRNA翻译)。一般mRNA在核内与CBP20/80结合后,经核孔运输到胞质中,CBP20/80被eIF4E/G取代并启动翻译。越来越多的证据表明,植物CBP20/80蛋白参与调控叶片发育及对脱落酸的响应,但它们是否参与更多非生物胁迫过程及其分子机制尚未深入研究。

定量蛋白质组学可对生物体全部蛋白质进行精确鉴定和定量,用于筛选差异表达蛋白,结合生物信息学揭示细胞功能。iTRAQ技术是近年来发展的定量蛋白质组学技术。中国科学院昆明植物研究所杨永平与胡向阳研究组的博士生孔翔祥利用模式植物拟南芥,结合定量蛋白组学技术解析CBP20/80蛋白调控拟南芥响应盐胁迫的内在机理。研究获得了CBP20/80基因的T-DNA插入缺失突变体cbp20与cbp80,两者均表现为对盐胁迫的敏感性;利用iTRAQ技术定量比较了野生型拟南芥、cbp20与cbp80在盐胁迫下的蛋白质组变化,发现了77个差异表达明显的蛋白。基因表达分析表明,在cbp20与cbp80突变体中,多数蛋白表达下调是因为失去了CBP20/80蛋白指导Pre-mRNA正确剪切的功能,从而不能有效去除内含子而影响转录翻译。生物信息学分析发现这些蛋白参与脯氨酸与糖代谢过程,以及蛋白泛素化与SUMO化修饰。进一步的生化分析表明,在盐胁迫下,cbp20与cbp80突变体不能正确剪切P5CS1基因与IDD14基因,导致不能有效积累脯氨酸与降解淀粉,从而对盐胁迫敏感。

该研究结果以“Quantitative proteomics analysis reveals that the nuclear cap-binding complex proteins Arabidopsis CBP20 and CBP80 modulate the salt stress response”为题发表在蛋白组主流杂志《Journal of Proteome Research》,并受到审稿人好评。该研究得到云南省中青年学术技术带头人后备人才项目(No.2012HB041)与自然基金委项目(No.31170256)资助。

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