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CTR1蛋白翻译可塑性与遗传适应的研究

批准号:
32070315
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
文啟光
学科分类:
植物激素与生长调节物质
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
文啟光

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
在物种进化进程中,一个物种如何在保持一个稳定基因组的同时,也维持一个性状的稳定性,是物种进化与生存适应协同的一个重要问题。参与特定途径的组分,可能是单拷贝基因编码,或是多拷贝基因编码。乙烯信号的接受与转导决定植物对乙烯的响应程度;乙烯信号转导组分的复杂性,决定了特定植物物种乙烯信号转导稳定性的维持。 拟南芥乙烯信号组分CTR1由单拷贝基因编码,缺乏遗传冗余所赋予的遗传稳定性以及蛋白丰富性,CTR1一旦突变缺失,会严重影响拟南芥生存适应,甚至后代的繁衍。我们初期的研究发现,并不是所有的氨基端区域提前终止突变都能够严重影响CTR1功能。暗示拟南芥存在一个遗传补偿机制,甚至蛋白丰富机制,避免因为缺乏遗传冗余性使得CTR1和乙烯信号途径易于受到突变影响拟南芥生存适应。本项目的执行,不但解释CTR1的遗传补偿机制,也能扩展到一个普遍而重要的科学问题:遗传补偿机制对遗传冗余缺乏在物种生存适应的重要性。
英文摘要
Living organisms maintain biological functionality against external and internal perturbations, and the robustness is considered a fundamental property of a complex and dynamic biological system that cannot be simply explained at molecular levels by investigating individual components of a pathway. Although the underlying mechanisms are diverse, at various levels, to attain the robustness, the genome composition is an important resource that generates tools to cope against perturbations. While the genome is subject to perturbations as a driving force of evolvability, genetic robustness, which refers to phenotypic stability in the face of mutations, enables organisms to maintain fitness upon harmful mutations. Ethylene is an important gaseous plant hormone controlling plant growth and development throughout development and complexity of its signal transduction determines robustness of a plant. CTR1 is an important component in the pathway negatively regulating ethylene signaling and is encoded by a single gene in Arabidopsis. With the lack of genetic redundancy that helps stabilize robustness of the pathway for CTR1, we ask how Arabidopsis may maintain fitness in response to genetic perturbations. Our preliminary studies found that early termination mutations of CTR1 near the N-terminus do not necessarily lead to strong ctr1 mutant growth inhibition phenotype, implying a genetic compensation mechanism that may prevent impacts upon CTR1 mutations of certain types. Our study may unveil part of genetic compensations that generalizes an important biological question: how an organism cope against genetic perturbations via genetic compensations.
蛋白翻译是一个动态过程,设计翻译机器的多变性(heterogeneity),以面对翻译过程中的各种情况。这种特性,使得一个mRNA能够被翻译出多种肽段,同时避免一些提前终止突变所造成的危害。拟南芥ctr1-10 mRNA在5'-UTR区域插入了一段T-DNA,形成了多个重复的上游翻译读码框(uORFs),也因此提供了一个研究翻译多变特性的研究材料。我们从增强子筛选获得的两个突变,分别定位到编码人类肿瘤抑制蛋白FHIT以及参与RNA活化的SERRATE蛋白。FHIT蛋白虽然研究历史超过20年以上,但是,对于相关的抑癌机制仍然不明确。SERRATE虽然被认为在核内参与miRNA合成以及pre-mRNA剪切,但是,是否具有其他功能还没有被提出。我们的研究发现,FHIT与SERRATE都能够在polysome定位,提高ctr1-10 mORF的翻译。这些发现,为人类Fhit抑癌机制提出了新的理论依据。而SERRATE在polysome参与ctr1-10 mORF翻译的发现,开拓了SERRATE 的功能认识。我们的发现,也丰富了我们对于翻译机器的多变性的认识,为uORF调控下游mORF翻译的研究提出新的理论依据。
乙烯受体亚家族层级性发生与功能发挥的研究
AKL1连接的乙烯与细胞分裂素响应的机理
非CTR1介导的乙烯信号传递
植物激素乙烯受体信号传递的新途径机制
国内基金
海外基金