近日，中國科學(xué)院華南植物園劉勛成團(tuán)隊(duì)在植物科學(xué)領(lǐng)域著名期刊Molecular Plant(《分子植物》)上發(fā)表了題為“HDT2-mediated lysine deacetylation promotes phytochrome A degradation during photomorphogenesis in Arabidopsis”的研究論文。該研究闡明：擬南芥遠(yuǎn)紅光受體——光敏色素phyA的穩(wěn)定性受乙?；揎梽?dòng)態(tài)調(diào)控，賴氨酸去乙?；窰DT2通過介導(dǎo)phyA去乙?；龠M(jìn)其泛素化與蛋白降解，從而精確調(diào)控遠(yuǎn)紅光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與幼苗光形態(tài)建成。該成果不僅深化了對光受體穩(wěn)定性調(diào)控機(jī)制的理解，同時(shí)揭示了非組蛋白乙?；揎椩诠庑螒B(tài)建成中的關(guān)鍵作用。
1、研究背景
光敏色素phyA是植物中唯一特異性感知遠(yuǎn)紅光信號的受體蛋白。在暗生長幼苗中phyA大量累積，而出土照光后迅速發(fā)生降解——該過程對于幼苗光信號傳遞與光形態(tài)建成至關(guān)重要。然而，phyA穩(wěn)定性如何被精確調(diào)控仍是未解之謎。賴氨酸（K）乙?；鳛檫M(jìn)化保守的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，既往研究多聚焦于組蛋白調(diào)控領(lǐng)域，非組蛋白（如光受體）乙?；揎椩诠庑螒B(tài)建成中的作用尚屬空白。
2、研究內(nèi)容
（1）乙酰化組學(xué)揭示幼苗從黑暗到照光過程中發(fā)生全局去乙?；录?/strong>
研究團(tuán)隊(duì)通過Western blot實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，幼苗從黑暗轉(zhuǎn)入光照后，整體乙?；斤@著下降。進(jìn)一步利用乙?；M學(xué)技術(shù)系統(tǒng)鑒定該過程中發(fā)生修飾變化的蛋白及位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)光誘導(dǎo)了大量的蛋白和位點(diǎn)發(fā)生去乙?；?。phyA蛋白上存在4個(gè)保守的賴氨酸乙?；揎椢稽c(diǎn)（K65，K296，K536和K744），其中K65和K744位點(diǎn)發(fā)生顯著的去乙酰化（圖1）。
圖1. 乙?；M學(xué)分析發(fā)現(xiàn)phyA多個(gè)賴氨酸位點(diǎn)發(fā)生乙酰化修飾
（2）K65位點(diǎn)乙?；绊?/strong>phyA穩(wěn)定性、遠(yuǎn)紅光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及幼苗光形態(tài)建成
通過構(gòu)建位點(diǎn)特異模擬乙?；腿ヒ阴；霓D(zhuǎn)基因回補(bǔ)材料，研究人員證實(shí)僅K65位點(diǎn)的乙?；癄顟B(tài)影響了phyA的生物學(xué)功能。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)同時(shí)也是關(guān)鍵的泛素化修飾位點(diǎn)，其突變顯著降低了phyA泛素化水平與降解速率，從而影響了下游轉(zhuǎn)錄因子HY5的水平與光響應(yīng)基因的表達(dá)。免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)表明，光照誘導(dǎo)的K65位點(diǎn)去乙?；?，直接促進(jìn)了phyA泛素化修飾，進(jìn)而被26S蛋白酶體途徑降解。以上研究首次揭示光誘導(dǎo)的phyA降解需經(jīng)歷“去乙?；?泛素化”級聯(lián)反應(yīng)。
圖2. 乙?；揎椨绊憄hyA的穩(wěn)定性與生物學(xué)功能
（3）賴氨酸去乙酰化酶HDT2介導(dǎo)phyA的去乙?；?/strong>
通過蛋白質(zhì)復(fù)合體等互作實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植物特有的賴氨酸去乙?；窰DT2在光照后與phyA在細(xì)胞核內(nèi)特異結(jié)合。生化分析顯示，照光后HDT2催化phyA的K65位點(diǎn)去乙酰化，促進(jìn)了其泛素化和蛋白降解。超表達(dá)HDT2促進(jìn)而突變HDT2抑制phyA的蛋白降解。遺傳證據(jù)進(jìn)一步表明，HDT2特異性參與了phyA介導(dǎo)的遠(yuǎn)紅光信號途徑。
綜上，研究團(tuán)隊(duì)揭示了HDT2-phyA調(diào)控模塊的核心分子機(jī)制：在黑暗條件下，phyA以高乙?；癄顟B(tài)累積；幼苗出土照光后，phyA進(jìn)入細(xì)胞核被HDT2去乙酰化，進(jìn)而觸發(fā)泛素化修飾與26S蛋白酶體途徑降解。該級聯(lián)反應(yīng)精確調(diào)控了遠(yuǎn)紅光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與光形態(tài)建成。
值得關(guān)注是，團(tuán)隊(duì)近期在Plant Communications（2025）在線發(fā)表了“乙?；?磷酸化互作”調(diào)控向光素phot1激酶活性與植物向光性的研究成果。系列工作表明：乙?；ㄟ^協(xié)同泛素化、磷酸化等翻譯后修飾，構(gòu)成植物光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的多維調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
圖3. HDT2介導(dǎo)phyA去乙?；{(diào)控遠(yuǎn)紅光信號與光形態(tài)建成
3、研究團(tuán)隊(duì)
中國科學(xué)院華南植物園鄭楓助理研究員、碩士研究生歐文立與鄧玲為論文的共同第一作者，劉勛成研究員為通訊作者。博士研究生王雅寒與陳航聰，碩士研究生陳依婷、彭滔與楊泳儀，以及國際合作者Jaime A. Teixeira da Silva博士參與了該項(xiàng)研究工作。相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金與中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會優(yōu)秀會員項(xiàng)目資助。
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