关注公众号

关注公众号

手机扫码查看

手机查看

喜欢作者

打赏方式

微信支付微信支付
支付宝支付支付宝支付
×

复旦大学马红《Genes&Dev》最新成果

2015.5.05

  近日,知名期刊《PNAS》刊登了复旦大学马红课题组一项题为“Arabidopsis TOE proteins convey a photoperiodic signal to antagonize CONSTANS and regulate flowering time”的研究,这项研究首次在蛋白水平上,探讨了转录因子TOE的分子功能和转录调控网络。研究人员提出了TOE蛋白功能的一种分子模型,发现TOE蛋白是发育和环境信号通路的一个主要整合因子,特别是光周期开花途径,从而触发在合适的年龄和时间开花。

  该论文通讯作者马红为复旦大学生命科学学院院长,其1978-1979年就读中国科学技术大学生物系1980年被中科大保送到美国费城Temple大学留学,1983年获学士学位,1988年获美国麻省理工学院生物学博士学位。1988至1990年在美国加州理工学院从事博士后研究,1990至1998年在美国冷泉港实验室以独立PI从事植物分子遗传学与发育生物学研究工作,1998至2008年任美国宾州州立大学副教授/教授,进行植物生殖发育、比较基因组学、和分子进化生物学等研究工作,2008年6月正式成为复旦大学生命科学学院院史上第二位全球招聘院长。2008年12月担任首任复旦大学植物科学研究所所长,2012年担任遗传工程国家重点实验室主任。马红是活跃于美国科学界的卓有成就的年轻华人科学家之一,科研成果丰硕。他发现了植物第一个编码G蛋白亚基,同时也是花同源异型框基因的共同发现者。曾在Cell、PNAS、Nature、Nature Genetics、Plant Cell、Development等国际知名期刊发表论文多篇,总共被引用次数5000多次。延伸阅读:复旦大学马红《PNAS》发表新文章。

  植物开花是由复杂的调控网络所调节,监控着不断变化的环境,并确保在最佳时间进行生殖发育。这一开花调控网络的一个关键组成部分是光周期途径,其控制着开花,通过一个信号级联反应(包括FKF1/GI复合物和转录因子CO)响应日长的季节性变化。CO的一个最重要的靶基因是FT(FLOWER LOCUS T)基因,它只在白昼长度达到一个阈值时才表达,是拟南芥开花长日照依赖性加速所必需的。

  拟南芥开花也受microRNA172 (miR172)的正向调控,miR172可调节APETALA2 (AP2)家族(TOE基因,包括TOE1、TOE2、TOE3、SMZ和SNZ)的表达。虽然有研究报道SMZ可抑制FT基因的表达,但是这种抑制的机制是未知的。

  在拟南芥中,CONSTANS (CO)和FKF1通过诱导FT在长日照下午表达而促进开花。因为未知的负面机制,CO蛋白存在于上午,但不能激活FT表达,在白昼长度达到一个阈值之前这会阻止早花。

  在这项研究中,研究人员发现,TOE1及其相关蛋白,可与CO、CO-like (COL)蛋白的活化结构域相互作用,并抑制CO活性。TOE1可结合CO结合部位附近的FT启动子,并且,减少TOE功能可导致FT mRNA的晨峰。此外,TOE1可与FKF1的LOV结构域相互作用,并可能干预FKF1–CO相互作用,从而导致CO蛋白在下午的部分降解,以阻止早花。

  总而言之,这项研究首次在蛋白水平上,探讨了TOEs的分子功能和转录调控网络。研究人员提出了TOE蛋白功能的一种分子模型。在清晨,CO蛋白存在并受TOE蛋白的抑制,从而导致FT转录的缺乏。在下午,有至少三种蛋白-蛋白相互作用事件:TOEs–CO、FKF1–CO和FKF1–TOEs。FKF1可稳定CO蛋白,从而使其激活FT转录。TOE蛋白仍然可以妨碍FKF1–CO的相互作用,也可抑制CO蛋白的活性。因此,当TOE基因发生突变时,FT的表达有一个晨峰,水平高于下午的正常值。然而,TOE蛋白在短短几天、环境压力下以及早期发育过程中也起作用。因此,TOE蛋白的作用是,发育和环境信号通路的一个主要整合因子,特别是光周期开花途径,从而触发在合适的年龄和时间开花。

推荐
关闭