PNAS:北京大学邓兴旺团队揭示光调控植物形态建成重要分子机制
2016年6月20日，国际著名学术期刊《美国国家科学院院刊》杂志在线发表了北京大学生命科学学院、现代农学院邓兴旺教授和中国农业大学生物学院李继刚教授，瑞典哥德堡大学生物与环境科学系Magnus Holm教授合作题为“BBX21, anArabidopsisB-box protein, directly activatesHY5and is targeted by COP1 for 26S proteasome-mediated degradation”的研究论文。生命科学学院博士后许冬清和现代农学院(筹)江燕博士为该论文的并列第一作者，邓兴旺教授为该研究论文的通讯作者。
光不仅是重要的生物能量来源，而且参与调控着植物的整个生长发育过程，如种子萌发，光形态建成，开花调控等等。在种子萌发以后，黑暗抑制植物的光形态建成，而光促进植物的光形态建成 。 在黑暗下，一类被称作COP/DET/FUS的蛋白直接抑制了植物的光形态建成，而这一过程主要是通过这类蛋白泛素化降解HY5等光形态建成的促进因子而完成的。在光照条件下，光抑制了COP/DET/FUS的活性，而导致HY5等促进因子的积累，从而调控大量的基因表达并促进光形态建成。
邓兴旺教授实验室发现了一个参与COP1-HY5核心调控模块的关键因子，BBX21。BBX21含有两个保守的B-box蛋白结构域，具有转录活性。在黑暗下，COP1直接作用于BBX21进行泛素化，并促进其通过26S蛋白酶降解系统进行水解;在见光以后，由于COP1活性受到抑制，使得BBX21蛋白迅速积累。积累的BBX21直接结合到HY5启动子上的T/G-box顺式作用原件，并激活HY5的基因表达而提高HY5蛋白的丰度。适度积累的HY5调控着下游将近3000多个基因的表达，以确保植物的正常生长发育和对外界各种刺激的正确响应。该项研究揭示了一个光调控植物幼苗形态建成的重要分子机制，为进一步理解光调控植物生长发育信号通路具有重要意义。
抑制因子Hes1负向调控炎症反应分子机制图
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BBX21, an ArABIdopsis B-box protein, directly activates HY5 and is targeted by COP1 for 26S proteasome-mediated degradation
原文摘要：
BBX21 (also known as SALT TOLERANCE HOMOLOG 2), a B-box (BBX)-containing protein, has been previously identified as a positive regulator of light signaling; however, the precise role of BBX21 in regulating seedling photomorphogenesis remains largely unclear. In this study, we report that CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1) interacts with BBX21 in vivo and is able to ubiquitinate BBX21 in vitro. Thus, BBX21 is targeted for 26S proteasome-mediated degradation in dark-grownArabidopsis seedlings in a COP1-dependent manner. Moreover, we show that BBX21 binds to the T/G-box in the ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5) promoter and directly activates HY5 expression in the light. Transgenic seedlings overexpressing BBX21 exhibit dramatically shortened hypocotyls in the light, and this phenotype is dependent on a functional HY5. Taken together, our data suggest a molecular base underlying BBX21-mediated seedling photomorphogenesis, indicating that BBX21 is a pivotal component involved in the COP1-HY5 regulatory hub.
作者：邓兴旺
