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    生物技術前沿一周縱覽(2019年12月22日)

    2019-12-22 22:41 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    CRY2調控擬南芥光形態建成的新機制
    光是調節植物整個生長發育過程的重要信號。近日,科學家研究揭示了CRY2抑制COP1活性調控擬南芥光形態建成的機制??茖W家通過酵母雙雜交和BIFC實驗發現,CRY2的VP結構域在CRY2與COP1相互作用中起著重要作用。研究發現,CRY2在藍光作用下可以消除COP1-PAP2之間的相互作用。此外,CRY2中VP結構域在CRY2介導的脫黃化、花青素積累和藍光下響應光信號基因HY5 (ELONGATED HYPOCOTYL5) 的穩定方面也起著重要作用。進一步研究發現COP1-WD40和SPA1-WD40結構域中VP結合區存在相似的結構,CRY1中的VP結構域也是與COP1結合的關鍵,CRY1和CRY2可能擁有這種相同的使COP1失活機制。綜上所述,CRY2的VP結構域在調控光形態建成方面起著關鍵作用,是其與COP1互作并抑制其活性的主要元件,故CRY2的C端結構域進化出的VP結構域是調控光形態建成因子COP1活性的關鍵。(PNAS

    eIF4E 結合蛋白揭示非典型翻譯起始復合物的作用機制

    DNA是生物遺傳物質的基礎,DNA 會被轉錄成RNA ,而大多的RNA 需要被翻譯成蛋白質才能進一步的發揮作用。近期,科學家研究揭示了CERES 是一個非典型的翻譯起始因子,在植物的翻譯調節中發揮著重要作用,也就是說CERES 整合了植物的營養刺激,當植物體內能量和碳供應量較高時,CERES 會促進一般的翻譯過程,并參與調節不同mRNA 子集的翻譯??茖W家運用酵母雙雜的方法進行篩選,尋找能夠與eIF4E 互作的蛋白。分析表明,該蛋白屬于一類植物特有的LRR (leucine-rich repeat) 家族蛋白,并且具有高度保守的eIF4E 結合位點(4E-BS)。另外,它與eIF4E 有著相同的亞細胞定位,并且能夠通過4E-BS 與eIF4E 和eIF(iso)4E 互作。進一步的分析表明,在eIF4E-CERES 復合物或是eIF(iso)4E-CERES 復合物中不存在eIF4G 或是eIF(iso)4G,但是CERES 卻能夠行使著與eIF4G 相同的功能。在缺少eIF4G 的情況下,CERES 能夠招募eIF4A,eIF3和PABP,進而起始翻譯。研究還表明,CERES 主要是在晝夜循環的特定階段來正調控翻譯的起始, CERES 能夠促進一般的翻譯過程,并能夠精細的調節參與光響應(light response) 和糖管理(saccharide management) 的一組特定mRNA 的翻譯。(Nature Plants

    揭示蘋果屬葉片缺磷脅迫下花色苷積累的分子機制
    磷是植物生長、發育所必需的大量營養元素,蘋果屬植物缺磷的一個典型特征是葉片變紅,然而其具體分子調控機制還不是很清楚。近日,科學家雜研究揭示了miR399d、HDA6和MET1共同調控的蘋果屬葉片缺磷脅迫下花色苷積累的分子機制。該研究以蘋果屬觀賞海棠為研究對象,對植物葉片在缺磷脅迫下變紅的機制進行研究。通過在缺磷和磷充足條件下,瞬時遺傳轉化組培苗,發現miR399d和PHT1;4在磷的動態平衡調控中發揮必不可少的作用,同時正調控花色素苷的生物合成。參與表觀遺傳學修飾的HDA6和MET1基因能夠響應植株的缺磷脅迫信號。沉默HDA6基因或者用TSA處理均降低了MET1的表達量和MYB10的甲基化水平,從而增加了MYB10的表達水平和花色素苷積累的增加。并且HDA6與MET1在蛋白水平通過BAH2和DNMT1-RFD結構域互作。同時,研究發現MAPK級聯反應也參與了缺磷脅迫響應,可能發揮著重要的信號轉導功能。綜上所述,研究人員提出了miR399d和表觀遺傳學修飾的共同調控導致缺磷脅迫下蘋果屬葉片變紅的自然現象。(Plant Cell and Environment

    中國農科院生物所揭示鹽脅迫抑制水稻生長的分子機制
    赤霉素是調節植物生長發育的重要激素,但其在逆境脅迫中的作用機制研究比較少見。近日,科學家在水稻耐鹽性調控機理研究中取得的最新進展,該研究首次揭示了泛素受體蛋白通過調節赤霉素代謝平衡植物生長和鹽脅迫應答的分子機制。該研究發現,水稻OsDSK2a (DOMINANT SUPPRESSOR of KAR2)可作為泛素受體在蛋白質降解和信號轉導中起作用,同時OsDSK2a調節植物生長發育和赤霉素代謝。進一步研究證明,OsDSK2a與赤霉素代謝負調控因子EUI (ELONGATED UPPERMOST INTERNODE)相互作用,OsDSK2a像“擺渡車”一樣將EUI帶到蛋白酶體進而將其降解。更為重要的是,鹽脅迫可以使OsDSK2a水平降低,導致EUI蛋白積累增加,從而降低活性赤霉素含量,實現鹽脅迫對植物生長的抑制作用。該研究為作物耐鹽性育種提供新思路,具有重要的指導意義。(Plant Cell

    揭示栽培水稻不斷向北擴展栽培的機制
    熱帶亞熱帶起源的水稻隨著人們對糧食需求的增長,被不斷向北的溫帶擴展其種植區域,雜草稻也伴隨水稻擴散蔓延,期間面臨低溫脅迫及適應??茖W家比較研究全國100個種群的雜草稻及伴生的水稻的植株耐冷性發現,耐冷性從南向北逐漸增強,且存在明顯的共分化現象,其受OsICE1基因的啟動子區相同的甲基化模式調控的。對雜草稻及水稻耐冷性研究發現,種群耐冷性與采樣點的緯度顯著正相關,與極端最低溫、年均溫和移栽期月均溫顯著負相關。對典型耐冷雜草稻及伴生水稻種群CBF通路基因表達模式研究發現,除耐冷負調控基因OsCBF2外,其他基因的表達量均與種群耐冷性顯著正相關。同一地區雜草稻和水稻種群耐冷性、CBF通路基因表達量及OsICE1基因啟動子區甲基化相似。因此,雜草稻和水稻的耐冷性表型多態性及其適應性是受OsICE1基因的啟動子區甲基化表觀遺傳調控的,其共分化是由OsICE1基因的啟動子區相同的甲基化模式調控以及可能存在的頻繁基因流的結果。(Molecular Ecology

    揭示不依賴DNA相互作用的轉錄激活機制
    轉錄調控是細菌應對環境脅迫、病原菌緩解抗生素壓力的重要手段。近日,科學家發現一種特殊的不依賴DNA相互作用而激活轉錄的分子機制。該研究解析了E. coli Crl轉錄激活復合物的3.8Å的冷凍電鏡結構。該復合物包括了E. coli的RNA聚合酶、轉錄起始因子σS、Crl、以及啟動子DNA。在該結構中,Crl與σS的domain 2相互作用,同時還與RNA聚合酶的最大亞基 β’相互作用。隨后,該研究利用氫氘交換質譜(HDX-MS)的方法,發現在溶液狀態下,Crl結合到σS之后,能夠穩定σS的多個結構單元,而這些結構單元直接參與了σS與RNA聚合酶以及σS與DNA的相互作用?;谝陨蠑祿?,科學家提出了Crl特異性結合轉錄起始因子σS,穩定σS的活性構象,從而促進σS與RNA聚合酶的組裝以及σS與啟動子DNA的結合,進而激活σS-RNAP介導的轉錄。以上研究呈現了一種新的轉錄因子與RNA聚合酶的結合方式,揭示了一種新的細菌轉錄激活分子機制。(eLife

    揭示茉莉酸信號激活強度調控新機制
    作為一種重要的植物激素,茉莉酸(JA)信號調控了植物生長和防御過程之間的資源分配,在植物應對病蟲侵害或其他逆境脅迫過程中發揮關鍵作用。近日,科學家研究揭示了轉錄中介體亞基MED25通過調控JAZ基因可變剪切,實現對茉莉酸信號激活強度的精準調控。研究發現,MED25還可通過對ΔPYJAZ表達水平的精細調節,從而實現了對茉莉酸信號激活強度的精準調控。MED25一方面與MYC2組成功能復合體正向調控了ΔPYJAZ的表達,從而避免茉莉酸信號的過度激活;另一方面,為防止過量產生的ΔPYJAZ抑制茉莉酸信號的有效激活,MED25招募剪切因子PRE-mRNA-PROCESSING PROTEIN 39a (PRP39a) 和PRP40a并與之形成一個功能模塊促進了JAZ基因的完全剪切,降低剪切變體ΔPYJAZ的表達水平,從而有效地激活了茉莉酸信號通路。綜上所述,該研究發現了MED25以一種高度協調的方式、通過轉錄及轉錄后等多種水平精確調控了ΔPYJAZ的表達量,從而精準控制茉莉酸信號的激活強度。同時,該研究也拓寬了人們對植物轉錄中介體作用機制的認識。 (The Plant Cell

    科學家發布睡蓮基因組,揭示早期開花植物的進化特征
    開花植物又叫被子植物,睡蓮作為早期被子植物類群,其基因組和生物學特點是理解被子植物快速輻射的關鍵一環。近日,科學家研究獲得了藍星睡蓮的高質量基因組,由于睡蓮獨特的進化位置,其基因組與轉錄組結果展示了早期被子植物的進化特點和特征;同時解析了睡蓮的花器官發育和花香花色調控基因,對園藝植物分子育種等應用具有重要參考價值。研究人員獲得了藍星睡蓮的高質量基因組,通過系統發育組分析顯示睡蓮和無油樟屬于早期被子植物類群,支持無油樟是最早的被子植物類群。研究人員鑒定了一個在花瓣中高表達的脂肪酸合成酶同源基因,在酵母中檢測到其具有催化的活性?;ㄏ愠煞旨捌浜铣苫蜻M化分析顯示睡蓮與核心被子植物是平行進化出花香。由于睡蓮獨特的進化位置,其基因組展示了早期開花植物的進化特征。通過睡蓮基因組發現基因組加倍和花香的起源對被子植物的快速輻射具有重要性,揭示早期開花植物的花器官發育可能不是嚴格受ABC基因調控。在園藝育種上,藍色花瓣的合成關鍵基因的發現可以作為培育藍色花瓣花卉的候選基因。(Nature

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