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吴光教授团队多项研究成果取得重要进展
作者:          发布时间:2022-05-27     阅读:


516日,我院吴光教授团队在New phytologist在线发表题为“Pan-brassinosteroid signaling revealed by functional analysis of NILR1 in land plants”的研究论文,揭示了由受体激酶NILR1激活的BR下游通路。

 

该研究发现拟南芥中受体激酶NILR1可以直接恢复BR受体的强突变体bri1-116,且该恢复表型不依赖于植物内源BRs,进一步的实验证实NILR1激活了BR下游的转录因子BES1。通过对三种不同的方法构建的嵌合基因BRI1-NILR1EMS1-NILR1BIR3-NILR1的研究证明NILR1的激酶功能和BRI1EMS1功能一致。生化实验证实NILR1BRI1分享了共受体BAK1和底物BSKs,通过敲除和过表达NILR1基因证实NILR1正调控细胞伸长。综上所述,该研究提出NILR1可能通过结合某个未知的配体,激活了BR信号通路。有趣的是,尽管只有十字花科的NILR1基因具有类似的功能,然而包括来自小立碗藓的多个代表性陆生植物的NILR1激酶域完全可行驶BRI1的激酶功能。这表明陆生植物的NILR1基因介导了一个与BR信号并行且更古老的信号通路。

这项研究拓展了我们对经典BR信号通路的认识,BRsEMS1的配体TPD1NILR1未知的配体都可激活BR信号通路。因此,该研究提出泛油菜素内酯信号的概念。被子植物的BR信号是泛BR信号的一个分支,而在小立碗藓中,只存在了EMS1NILR1介导的信号通路。研究成果发表的期刊New phytologist,是植物学领域高水平期刊我院博士后郑博文为该论文第一作者,吴光教授为通讯作者。我院任鸿雁副教授、李桂双副教授、徐红星副教授和博士后白群伟参加了这项工作。陕西师范大学为论文唯一署名单位。

 

 

该团队先前发表的研究论文揭示了受体激酶EMS1BRI1分享相同下游通路,但EMS1BRI1蛋白的结构特征并不清楚。215日,团队在International Journal of Molecular Sciences期刊上发表了题为“Engineering Chimeras by Fusing Plant Receptor-like Kinase EMS1 and BRI1 Reveals the Two Receptors’ Structural Specificity and Molecular Mechanisms”的研究论文。系统揭示了EMS1BRI1结构分化的主要特征以及二者激酶磷酸化位点的差异,指出EMS1BRI1的结构变异区位于LRR14-EJM的区段之间其中至少三个关键motifBRI1功能不可或缺。该论文的第一作者为白群伟,郑博文为通讯作者。

受体激酶胞内激酶区赋予了受体蛋白起始信号的特异性,学术界并不清楚BRI1功能特异性的分子基础。吴光教授团队采用演化分析和片段嵌合的方法,通过比较与BRI1演化距离邻近而功能迥异的受体激酶GSO1,揭示了位于激酶区的两个motif涉及了BRI1功能特化演生。113日,该项研究成果以题为“Kinase Function of Brassinosteroid Receptor Specified by Two Allosterically Regulated Subdomains”的研究论文发表在Frontier in plant science期刊上。我院外籍博士生Ali Khawar为论文第一作者,吴光教授为通讯作者。

基因敲除是遗传学研究的重要手段:敲除后没有生物表型一般解释为基因冗余而敲除致死一般判定为基因必需,都制约对这些基因功能的详尽研究。更极端的例子是,不同的遗传方法敲除相同的一个基因也分别产生没有生物表型及致死表型。该课题组发现植物的第一个例子:SBI3/MNS5基因的T-DNA敲除没有表型而异义点突变缺失有明显表型。419该项研究成果以题为“A Non-redundant Function of MNS5: A Class I α-1, 2 Mannosidase, in the Regulation of Endoplasmic Reticulum-Associated Degradation of Misfolded Glycoproteins”的研究论文发表在Frontier in plant science期刊上。我院博士生孙晓霞为论文第一作者,吴光教授为通讯作者。该课题组还发现,SBI2/ALG12/EMS4基因的T-DNA敲除致死表型而点突变敲除仅在一定条件下有可见表型。522该项研究成果以题为“The Role of SBI2/ALG12/EBS4 in the Regulation of Endoplasmic Reticulum-Associated Degradation (ERAD) Studied by a Null Allele”的研究论文发表在International Journal of Molecular Sciences期刊上。我院博士生孙晓霞为论文第一作者,李桂双副教授为通讯作者,吴光教授为共同通讯作者。

International Journal of Molecular SciencesFrontier in plant science为生物学领域TOP期刊。吴光教授团队多年来一直致力于植物激素油菜素内酯功能和演化的研究,2019年以来还在Nature communicationsJournal of Experimental Botany等学术期刊发表一系列论文受到国内外学术界的广泛关注。相关研究得到了国家自然科学基金和中央高校项目的资助。

 

论文链接:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.18228

https://www.mdpi.com/1422-0067/23/4/2155

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.802924/full

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.873688/full

https://www.mdpi.com/1422-0067/23/10/5811