Regulation of ACC Synthase Protein Stability

ACC 合酶蛋白质稳定性的调节

基本信息

项目摘要

The gaseous hormone ethylene has profound effects on plant growth and development. The rate-limiting and key regulatory step in the biosynthesis of this hormone is catalyzed by ACC synthase (ACS). Previous studies have shown that the C-terminal domain of ACS targets this protein for rapid degradation, and several factors involved in regulating this degradation have been identified. The primary goal of this research is to further elucidate the mechanisms regulating ACS protein turnover. To these ends, the following lines of investigation will be pursued: 1) The role of protein phosphorylation in controlling ACS protein stability will be examined, and the precise portion of the ACS protein required for its rapid degradation will be delineated; 2) The stability of ACS protein during various developmental events that are associated with a rise in ethylene biosynthesis or in response to exogenous cues will be examined to determine if altered ACS protein stability plays a role in controlling ethylene biosynthesis under these conditions; 3) The role that two Arabidopsis DnaJ (a.k.a. HSP40) orthologs play in regulating ACS turnover will be studied; 4) The CIN2 gene, which was previously identified as a gene that is involved in controlling ethylene biosynthesis, will be cloned and characterized; 5) A genetic screen will be performed to identify novel elements involved in regulating ACS protein turnover. These studies will shed light on the mechanism regulating the stability of ACS proteins and how this contributes to the control of the biosynthesis of ethylene. This research will also increase our understanding of the role of DnaJ in higher eukaryotic organisms, and on the mechanism by which this ubiquitous protein acts.Results from these studies will lead to a deeper understanding of the regulation of ethylene biosynthesis, which may lead to the ability to manipulate the production of this hormone in an agricultural setting and hence improve the quality and longevity of various agricultural products. Furthermore, the regulation of protein turnover has emerged as a central mechanism underlying a variety of biological systems. This research will shed light on this fundamental process and enhance the infrastructure of research and education by providing hands-on training for undergraduate students, graduate students, and post-doctoral researchers. In addition, it will also allow collaboration with the DESTINY Traveling Science Learning Program to assist in the creation and maintenance of a plant based learning module aimed at fostering science education in grades K-12.
气态激素乙烯对植物的生长发育有着深远的影响。该激素合成的限速和关键调控步骤是由ACC合成酶(ACS)催化的。先前的研究表明,ACS的C-末端结构域针对这种蛋白质的快速降解,并且已经确定了参与调节这种降解的几个因素。本研究的主要目的是进一步阐明调节ACS蛋白周转的机制。为此,将开展以下研究工作:1)研究蛋白质磷酸化在控制ACS蛋白质稳定性中的作用,并描述其快速降解所需的ACS蛋白质的确切部分;2)将检测ACS蛋白质在与乙烯生物合成上升有关的各种发育事件中的稳定性或对外源信号的响应,以确定在这些条件下,改变的ACS蛋白质稳定性是否在控制乙烯生物合成方面发挥作用;3)两个拟南芥DNAJ(又名:拟南芥DNAJ)和拟南芥DNAJ(又称拟南芥DNAJ)在这些条件下是否在控制乙烯合成方面发挥作用。HSP40)同源基因在调节ACS蛋白周转中的作用将被研究;4)CIN2基因将被克隆和鉴定,该基因以前被认为是参与控制乙烯生物合成的基因;5)将进行遗传筛选以发现参与调节ACS蛋白周转的新元件。这些研究将阐明调节ACS蛋白稳定性的机制,以及这如何有助于控制乙烯的生物合成。这项研究还将加深我们对DNAJ在高等真核生物中的作用以及这种普遍存在的蛋白质作用机制的理解。这些研究结果将使我们对乙烯生物合成的调控有更深入的了解,这可能导致在农业环境中操纵这种激素的产生,从而提高各种农产品的质量和寿命。此外,蛋白质周转的调节已经成为支撑各种生物系统的中心机制。这项研究将阐明这一基本过程,并通过为本科生、研究生和博士后研究人员提供实践培训来加强研究和教育的基础设施。此外,它还将允许与命运之旅科学学习方案合作,协助创建和维护一个以植物为基础的学习模块,旨在促进K-12年级的科学教育。

项目成果

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