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北京大学长江特聘教授PNAS文章：光信号转导调控新发现

2017.3.17

　　邓兴旺教授是世界著名的生物学家，现任北京大学长江特聘教授，美国耶鲁大学分子、细胞和发育生物学系终身教授，其研究组致力于植物分子遗传及生理学方面的研究。90年代初继邓兴旺实验室利用植物研究体系发现和研究COP1的重要作用与分子机制后，哺乳动物中COP1重要功能也逐渐受到广泛关注。COP1 (CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1) 是植物光信号转导通路中的核心抑制因子。在模式植物拟南芥中，COP1与SPA (SUPPRESSOR of phyA-105) 蛋白形成十分紧密的复合体，作为E3泛素连接酶通过介导光信号的正调控因子泛素化降解来参与植物多个光控生长发育过程调控。这些重要的生物学过程包括植物幼苗的光形态建成、避荫反应及开花等。它可通过介导不同关键蛋白泛素化降解参与到人类重大疾病发生与代谢等调控中。

　　近期邓兴旺研究组发文，指出除作为E3泛素连接酶发挥功能外，COP1/SPA复合体在持续黑暗培养的植物幼苗中可通过非蛋白降解途径来抑制光形态建成。这一研究结果对于深入发掘动植物中COP1的新功能与作用机制提供重要启示。

　　这一成果公布在3月4日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上，文章的第一作者为凌俊杰博士，李健博士后。

　　研究结果显示，COP1/SPA复合体可通过对植物激素油菜素内酯信号通路中重要负调控因子BIN2 (BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE 2)的活性抑制，促进另一类光形态建成抑制因子中的PIF3 (PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 3)蛋白稳定性来发挥功能。

　　BIN2 编码一个Glycogen synthase kinase 3类激酶，在黑暗条件下作用在COP1下游。研究发现BIN2是PIF3的一个激酶，黑暗条件下可直接介导其磷酸化与降解。这项研究在拟南芥中揭示了COP1抑制光形态建成的新作用层面，拓展了人们对于植物光形态建成精细调控的新认识。鉴于COP1在动植物体系中的功能重要性与保守性，这一研究结果对于深入发掘动植物中COP1的新功能与作用机制提供重要启示。

　　邓兴旺研究组成果颇多，去年他们曾利用一个命名为OsNP1的核基因，构建了一个水稻雄性不育系。OsNP1编码一个假定的葡萄糖——调节绒毡层和花粉外壁形成的甲醇–胆碱氧化还原酶；它在绒毡层和小孢子中是特异表达的。osnp1突变体植株表现出正常营养生长，但却是对环境条件不敏感的完全雄性不育。OsNP1与一个α-淀粉酶基因相结合，耗竭转基因花粉和红色荧光蛋白（DsRed）基因，以标记转基因种子，并转化为osnp1突变体。

光形态光信号转导非蛋白降解

生物通

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周锦帆