U1A及其互作蛋白CPL1/FRY2响应盐胁迫的转录后调控机制
批准号:
32100252
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
顾进宝
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
顾进宝
中文摘要
盐胁迫影响植物生长发育和生态适应性。申请人近期研究发现剪接体特异性蛋白U1A调控ACO1的剪接从而影响植物耐盐性。然而,植物中如何调控U1A蛋白,以及U1A蛋白是否调控共转录剪接、无义介导的mRNA降解和选择性多聚腺苷化尚不明确。申请人前期工作通过酵母双杂交筛选到U1A互作蛋白CPL1/FRY2,且CPL1/FRY2介导U1A去磷酸化修饰影响U1A的细胞核定位。在此基础上,本项目综合运用phos-tag、RNA-蛋白酵母三杂交、RNA免疫沉淀和染色质免疫共沉淀等技术明确U1A和CPL1/FRY2的互作关系,解析U1A和CPL1/FRY2协同调控共转录剪接、无义介导的mRNA降解和选择性多聚腺苷化的分子机制。旨在揭示植物剪接体参与调控盐胁迫应答的机制,完善植物盐胁迫转录后调控网络,为培育新型耐盐植物提供新的潜在靶标和探索角度。
英文摘要
Salt stress seriously affects plant growth and ecological adaptability. Our previous research showed that the spliceosomal specific protein U1A regulated the splicing of ACO1 and thus affected the plant salt resistance. However, how U1A protein is regulated in planta, and whether U1A protein regulates co-transcriptional splicing, nonsense-mediated mRNA decay (NMD) and alternative polyadenylation (APA) remains unknown. Our preliminary work identified the U1A interacting protein CPL1/FRY2 through yeast two-hybrid, and U1A dephosphorylation affected its nuclear localization mediated by CPL1/FRY2. According to these data, we firstly clarify the interaction between U1A and CPL1/FRY2, and then explore the molecular mechanisms of co-transcriptional splicing, NMD and APA by using phos-tag, RNA-protein yeast three-hybrid, RNA immunoprecipitation and chromatin immunoprecipitation technology. Collectively, our study will reveal the molecular mechanism of plant spliceosome involvement in the post-transcriptional regulation of salt stress, and provide new insights and potential targets for salt-resistant crop breeding.
盐胁迫是制约全球农业生产的核心非生物胁迫之一,导致作物减产高达20-50%。近年发现转录后调控尤其是选择性剪接(AS)在植物抗盐中发挥关键作用。本研究聚焦U1 snRNP核心蛋白U1A及其互作磷酸酶CPL1/FRY2在植物盐胁迫应答中的分子机制,从蛋白互作、磷酸化调控、剪接体功能等方向展开系统性研究。通过酵母双杂交、BiFC和Co-IP验证U1A与CPL1的直接互作,明确互作区域为CPL1的N端磷酸酶结构域和U1A的C端RRM结构域。遗传学分析表明,u1a/cpl1-9双突变体在盐胁迫下呈现非等位基因叠加效应,且超表达U1A或CPL1可分别互补cpl1-9和u1a的盐敏感表型。通过筛选U1A磷酸化位点,发现T97位点的去磷酸化状态决定U1A的核定位。cpl1-9突变体中U1A分布于细胞质,而T97A恢复核定位并恢复盐敏感表型。进一步通过磷酸酶抑制剂OKD处理证实,U1A的核质穿梭受磷酸化调控,CPL1通过去磷酸化T97维持U1A的细胞核定位。全基因组转录组分析发现,盐胁迫下U1A和CPL1共同调控ACO1的5’剪接异常导致活性氧积累是盐敏感表型的关键因素。qPCR和RIP-qPCR实验表明,CPL1能影响U1 snRNA的表达及U1A与U1 snRNA结合效率,表明U1A的磷酸化状态直接影响U1A与U1 snRNA结合。U1 snRNA作为U1剪接体的核心组分,超表达U1 snRNA能延迟开花时间并提高植物耐盐性。此外,超表达U1 snRNA通过调控SPCH基因内含子保留导致其提前终止,显著降低气孔密度和气孔导度,减少蒸腾作用进而提高植物耐旱性。本研究揭示了U1A磷酸化修饰水平调控剪接体功能及U1 snRNA通过调控剪接平衡胁迫与开花,并为作物抗逆分子设计提供新策略,U1 snRNA的工程化应用兼具提高耐盐性、耐旱性及调控产量的潜力,为现代农业抗逆育种开辟新方向。
国内基金
海外基金