拟南芥叶绿体ATP合酶beta亚基的MAPK磷酸化及磷酸化对ATP合酶功能调节的机理研究

批准号:
31670248
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
任东涛
依托单位:
学科分类:
C0204.水分和营养物质的运输与代谢
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘骨挺、仝甘璐、曹汉威、朱帆、邓宏颖
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中文摘要
ATP 是生物体重要的高能化合物,参与了细胞新陈代谢和生物体生长发育的几乎所有过程; ATP还是重要的胞外信号分子。细胞中绝大部分ATP是由ATP合酶(F1Fo-ATP synthase)合成。ATP合酶由多亚基组成,其中仅beta亚基具有催化活性。线粒体和叶绿体ATP合酶的beta亚基均有磷酸化修饰,但负责其磷酸化的激酶及磷酸化对其功能调控的研究很缺乏。项目组前期在拟南芥中的研究结果发现,MKK9-MPK3/MPK6参与的MAPK级联系统调控了叶绿体ATP合酶beta亚基(ATPB)的磷酸化和ATP的合成。本项目拟研究:(1)MKK9-MPK3/MPK6的上游MKKKx,构建一条参与ATPB磷酸化调控的完整MAPK三激酶级联系统;(2)该级联系统对ATPB磷酸化和磷酸化对叶绿体ATP合酶的调控。揭示磷酸化叶绿体ATPB的激酶及磷酸化对ATP合酶功能调控的机理。
英文摘要
Adenosine 5’-triphosphate (ATP), the universal metabolic energy carrier that links catabolic and anabolic pathways, is involved in the regulation of the most biological processes during growth, development and response to environment in all organisms. ATP also acts as an extracellular signaling molecule. The majority of ATP in cells is synthesized by the enzymes of F1Fo-ATP synthase. ATP synthase is a protein complex with multiple subunits. The beta subunit of ATP synthase is responsible for catalyzing the synthesis of ATP. Several reports have revealed that the beta subunit of the mitochondrial and chloroplast ATP synthases can be phosphorylated. However, the kinase that involves in the phosphorylation of its beta subunit and the function of the beta subunit phosphorylation are currently unknown. Our preliminary data show that, MKK9-MPK3/MPK6 mediated MAPK cascade is involved in the phosphorylation of the beta subunit of chloroplast ATP synthase (namely as ATPB), and subsequently regulates ATP synthesis in Arabidopsis. In this project, we proposed to identify and analyze the upstream MKKKx of MKK9-MPK3/MPK6 during the phosphorylation of ATPB, and study the regulation of ATPB phosphorylation on function of chloroplast ATP synthase. The results obtained from this project will facilitate us to explore the kinase that phosphorylates ATPB and understand the mechanism of chloroplast ATP synthase regulation by ATPB phosphorylation.
ATP 是生物体重要的高能化合物,参与了细胞新陈代谢和生物体生长发育的几乎所有过程; ATP还是重要的胞外信号分子。细胞中绝大部分ATP是由ATP合酶(F1Fo-ATP synthase)合成,调控其合成的信号有待研究。ATP合酶由多亚基组成,其中仅beta亚基具有催化活性。线粒体和叶绿体ATP合酶的beta亚基均有磷酸化修饰,但负责其磷酸化的激酶及磷酸化对其功能调控的研究很缺乏。项目组有关拟南芥MKK9、MPK3和MPK6转基因和突变体植株的研究发现,MKK9-MPK3/MPK6的激活可以显著增加植株ATP的生成。酵母互作、生化分析及转基因植株分析发现,RAF22是激活MKK9-MPK3/MPK6的上游MKKK,该三激酶组成一个完整的MAPK级联参与调控ATP的生成。利用光系统II抑制剂及离体叶绿体的分析表明,该MAPK级联激活所诱导的ATP产生来源于叶绿体。通过酵母互作、Pull down及定位等分析,证明MPK3和MPK6具有叶绿体定位,能与ATPB互作;磷酸化分析显示,该MAPK级联激活能磷酸化叶绿体ATP合酶的ATPB亚基,鉴定出了ATPB上能被激活的MPK3和MPK6磷酸化的氨基酸位点;利用点突变方法获得模拟磷酸化和非磷酸化的ATPB,发现模拟ATPB磷酸化增强了其与相关亚基的互作;多亚基共表达分析发现,模拟磷酸化的ATPB表达促进CF1重组;植物中表达模拟磷酸化的ATPB促使叶绿体ATP合酶复合体的形成,提高ATP合酶的活性。根据项目研究结果我们提出:RAF22-MKK9-MPK3/MPK6组成完整级联是调控ATP合成的型号级联,该级联的激活通过磷酸化叶绿体ATP合酶的ATPB亚基,促进ATPB与相关亚基的作用和合酶复合体的形成,增强合成ATP的活性。项目的完成,为全面理解ATP合成信号调控及ATP合酶活性调节机制提供了新的理论依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.11983/cbb19208
发表时间:2020
期刊:植物学报
影响因子:--
作者:朱丹;曹汉威;李媛;任东涛
通讯作者:任东涛
Comparative phosphoproteomic analysis of developing maize seeds suggests a pivotal role for enolase in promoting starch synthesis
发育中的玉米种子的比较磷酸蛋白质组学分析表明烯醇酶在促进淀粉合成中的关键作用
DOI:10.1016/j.plantsci.2019.110243
发表时间:2019-12-01
期刊:PLANT SCIENCE
影响因子:5.2
作者:Cao, Hanwei;Zhou, Yuwei;Ren, Dongtao
通讯作者:Ren, Dongtao
MAPK-like protein 1 positively regulates maize seedling drought sensitivity by suppressing ABA biosynthesis
MAPK样蛋白1通过抑制ABA生物合成正向调节玉米幼苗的干旱敏感性
DOI:10.1111/tpj.14660
发表时间:2020
期刊:The Plant Journal
影响因子:--
作者:Zhu Dan;Chang Ying;Pei Ting;Zhang Xiuyan;Liu Lan;Li Yuan;Zhuang Junhong;Yang Hailian;Qin Feng;Song Chunpeng;Ren Dongtao
通讯作者:Ren Dongtao
拟南芥叶绿素合成途径谷氨酸-1-半醛氨基转移酶GSA1的磷酸化及磷酸化对GSA1功能调控的研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
拟南芥鞘脂合成关键限速酶丝氨酸-棕榈酰转移酶(SPT)的AtLCB1亚基磷酸化及磷酸化对SPT功能调控的机理研究
- 批准号:31970276
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
拟南芥MAPK级联信号系统调控植物响应低磷的机制研究
- 批准号:31470351
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:95.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
拟南芥抗病相关的植保素Camalexin中的噻唑环合成机理研究
- 批准号:31030010
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:200.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
调控拟南芥camalexin合成途径上多基因协同转录的转录因子基因克隆及MAPK磷酸化对其功能调控的研究
- 批准号:30870220
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
拟南芥中一种新的微丝成束蛋白ABP30.6的功能位点解析及磷酸化对其功能的调控研究
- 批准号:30770203
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
拟南芥中AtMEK5激活导致细胞死亡的信号转导机制
- 批准号:30370140
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
植物原肌球蛋白的基因克隆、活体定位及功能研究
- 批准号:30270664
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
植物中一种GTP-结合蛋白的纯化及其生理调节功能研究
- 批准号:39770080
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:11.5万元
- 批准年份:1997
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
植物细胞骨架中微丝系统的马达蛋白研究
- 批准号:39600073
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:1996
- 负责人:任东涛
- 依托单位:
国内基金
海外基金
