拟南芥内质网蛋白AMP1调控蛋白稳态平衡和衰老的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870268
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0207.植物生殖与发育
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The initiation and progression of senescence in higher plants is vital for seed development, life cycle and crop production. The loss of protein homeostasis (proteostasis) is one of the hallmarks of aging in plants. Maintenance of proteostasis is also key to the stress responses and the regulation of senescence in plants. However, the regulation of proteostasis and senescence in higher plants is still not fully understood. In our preliminary work, we developed an assay in Arabidopsis seedlings to examine dark/carbon starvation-induced senescence. Utilizing this assay, we established that Arabidopsis ER protein AMP1 functions as a negative regulator of dark/carbon starvation-induced protein degradation and senescence. In this project, we propose to carry out works on three fronts to understand how AMP1 regulates proteostasis and senescence under carbon starvation. We will combine genetic interaction analysis, monitoring protein degradation pathways and RNA-seq analysis to demonstrate the relationship between AMP1 and ER-related proteostasis pathways. We will track the dynamic changes of ER and AMP1 subcellular localization upon carbon starvation to understand the cellular basis of AMP1’s role. We will screen for AMP1 interacting partners under carbon starvation. Our work will uncover the molecular mechanisms of how AMP1 regulates proteostasis and senescence in response to carbon starvation stress, establish the AMP1-mediated senescence regulating pathway and provide new gene resources for artificial manipulation of senescence in crops.
高等植物衰老的启动和进程对种子发育、世代交替和作物产量至关重要。蛋白稳态平衡的丧失是植物衰老的关键特征之一。蛋白稳态平衡的维持也是植物逆境响应和衰老调控的重要环节,但植物中蛋白稳态平衡和衰老的调控机理还不十分清楚。在前期工作中,本项目组建立了一个黑暗碳饥饿诱导衰老的实验体系,利用这一体系发现拟南芥内质网蛋白AMP1负调控碳饥饿胁迫诱导的蛋白降解和植物衰老过程。本项目拟通过遗传互作分析、蛋白降解过程追踪和转录组分析,揭示AMP1与内质网相关的蛋白稳态平衡调控途径的关系;通过内质网和AMP1蛋白动态变化的观察,阐明AMP1调控碳饥饿胁迫下蛋白稳态和衰老的细胞学机理;通过互作蛋白筛选,鉴定碳饥饿胁迫下AMP1参与的蛋白复合体。这三方面的工作将揭示AMP1响应碳饥饿胁迫,调控蛋白稳态平衡和衰老的分子机制,建立一个新的AMP1介导的植物衰老调控途径,为人工调控植物衰老提供新的基因资源。

结项摘要

衰老是有机体生长发育的最终环节,在个体、器官、细胞和分子水平受到精细调控。植物衰老对于种子发育和作物产量建成至关重要。弱光或黑暗抑制光合作用,使得植物处于碳饥饿状态,激活降解代谢和衰老。黑暗胁迫诱导的植物衰老过程受到自噬通路和晚期内体定位的ABS3亚家族MATE转运蛋白介导的衰老通路的调控。前期工作中,建立了一个黑暗碳饥饿胁迫诱导拟南芥幼苗衰老的实验体系,并发现定位于内质网的拟南芥ALTERED MERISTEM PROGRAM1(AMP1)蛋白功能缺失导致碳饥饿胁迫下衰老加剧的表型。基于转录组数据,研究了AMP1基因响应黑暗碳饥饿胁迫的表达模式。发现AMP1的亚细胞定位特征受到黑暗碳饥饿胁迫的调控。遗传互作分析表明AMP1参与的衰老通路与自噬通路不同,但很可能参与ABS3介导的衰老通路。同时还开展了HOOKLESS1(HLS1)参与衰老调控的分子机制研究,发现HLS1能够定位于晚期内体并与ATG8互作,同时抑制ATG8-ABS3互作以及ABS3的液泡转运,进而负调控植物衰老,并且HLS1抑制衰老的功能在拟南芥和小麦中保守。本项目的研究揭示了AMP1和HLS1蛋白负调控植物衰老的分子机制,从遗传、细胞和生化等不同角度进一步揭示了本课题组前期发现的ABS3亚家族MATE转运蛋白介导的植物衰老通路的组分和调控机制,丰富了对黑暗碳饥饿胁迫诱导衰老的基因调控网络的认识,为人工改造优化作物衰老性状提供了基因资源和理论基础。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The domain of unknown function 4005 (DUF4005) in an Arabidopsis IQD protein functions in microtubule binding.
拟南芥 IQD 蛋白中的未知功能域 4005 (DUF4005) 在微管结合中发挥作用
  • DOI:
    10.1016/j.jbc.2021.100849
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    The Journal of biological chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Y;Huang Y;Wen Y;Wang D;Liu H;Li Y;Zhao J;An L;Yu F;Liu X
  • 通讯作者:
    Liu X
The chloroplast metalloproteases VAR2 and EGY1 act synergistically to regulate chloroplast development in Arabidopsis
拟南芥叶绿体金属蛋白酶 VAR2 和 EGY1 协同调节叶绿体发育
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra119.011853
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Yafei Qi;Xiaomin Wang;Pei Lei;Huimin Li;Liru Yan;Jun Zhao;Jingjing Meng;Jingxia Shao;Lijun An;Fei Yu;Xiayan Liu
  • 通讯作者:
    Xiayan Liu
The wheat TaIQD3D-6 gene encodes a microtubule-associated protein and regulates cell morphogenesis in Arabidopsis
小麦 TaIQD3D-6 基因编码微管相关蛋白并调节拟南芥细胞形态发生
  • DOI:
    10.1016/j.plantsci.2022.111420
  • 发表时间:
    2022-08-22
  • 期刊:
    PLANT SCIENCE
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu, Haofeng;Cao, Yongxin;Liu, Xiayan
  • 通讯作者:
    Liu, Xiayan
New insights into the functions and regulations of MAP215/MOR1 and katanin, two conserved microtubule-associated proteins in Arabidopsis.
对拟南芥中两种保守的微管相关蛋白 MAP215/MOR1 和 katanin 的功能和调控的新见解
  • DOI:
    10.1080/15592324.2023.2171360
  • 发表时间:
    2023-12-31
  • 期刊:
    Plant signaling & behavior
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu X;Yu F
  • 通讯作者:
    Yu F
NGATHA-LIKEs Control Leaf Margin Development by Repressing CUP-SHAPED COTYLEDON2 Transcription
NGATHA-LIKEs 通过抑制 CUP-SHAPED COTYLEDON2 转录来控制叶缘发育
  • DOI:
    10.1104/pp.19.01598
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Jingxia Shao;Jingjing Meng;Feng Wang;Bidong Shou;Yu Chen;Hui Xue;Jun Zhao;Yafei Qi;Lijun An;Fei Yu;Xiayan Liu
  • 通讯作者:
    Xiayan Liu

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其他文献

石墨烯浆料在环氧锌粉复合防腐涂料中的应用
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2017
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    谭伟民
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  • DOI:
    10.15949/j.cnki.0371-0025.2018.02.013
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李帅军;韩灿峰;郁飞;柳贡民
  • 通讯作者:
    柳贡民

其他文献

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CDKC;2通过促进RNA聚合酶II转录延伸调控ABS3介导植物衰老通路的分子机制
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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