核糖体小亚基蛋白GMP4/RPSx调控PKS5介导的植物ABA反应的分子机制
批准号:
32070324
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
谢长根
依托单位:
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:
谢长根
中文摘要
不同水平调控机制研究是揭示植物响应外界信号分子机理的重要途径。前期研究发现蛋白激酶PKS5可通过翻译后和转录水平调控机制响应外界信号。本组新近发现核糖体小亚基蛋白基因GMP4/RPSx作为激活型突变体pks5-4的遗传抑制子参与抵御ABA信号,并且这一过程很可能通过影响PKS5互作因子PIP158等蛋白质的生物合成得以实现,但GMP4/RPSx响应ABA的调控机制尚未明晰。本项目拟在此基础上,通过蛋白质亚细胞定位、蛋白质翻译后修饰情形鉴定、IP-MS核糖体组成蛋白类别鉴定、IP Ribo-seq和OPP-ID等分析技术,探寻GMP4/RPSx响应ABA信号后从翻译水平对PKS5介导的ABA反应调控的分子机理。这不仅有助于获得核糖体蛋白功能发挥与植物响应ABA信号相互关联的实验证据,而且有助于揭示翻译水平调控机制调节PKS5介导的植物ABA反应的分子机理,进而为耐逆作物分子育种增添知识储备。
英文摘要
Determining the multidimensional mechanism is one of the most important progresses to understand plants’ response to environmental stimuli. Previous study revealed that many regulating levels are involved in PKS5 (SOS2-Like Protein Kinase 5) mediated signaling in response to abiotic stress, such as at transcriptional and post-translational levels. Our recent data indicate that a suppressor of pks5-4, GMP4/RPSx (Genetic Modifier 4 of pks5-4), have key roles in plant ABA responses. Furthermore, the biosynthesis of a novel family of PKS5 interacting proteins PIP158 (PKS5 Interacting Protein 158) is affected by GMP4/RPSx included ribosomes . However, the underlying mechanism of GMP4/RPSx in response to ABA remains enigmatic. Based on above progresses, this project is attempted to determine the molecular basis of GMP4/RPSx in PKS5 mediated ABA signaling. To accomplish it, we will adopt many techniques, i.e. subcellular localization determination, protein modifications’ identification, IP(Immunoprecipitated)-MS(Mass Spectrometry) based ribosome composition identification, IP Ribo-seq and OPP-ID (O-propargyl-Puromycin-associated Nascent Chain Proteomics Identification). When fulfilled, it is hopeful to understand the relationship between the biological significance of ribosomal proteins and plant responses to ABA. Moreover, it is also hopeful to determine the translational mechanism of PKS5 mediated ABA signaling and provide novel insight into tolerant oriented crop development.
翻译水平调控机制的研究是揭示植物对外界信号分子响应机理的关键途径之一。本项目的研究始于课题组发现的核糖体小亚基蛋白基因GMP4,它作为激活型突变体pks5-4的遗传抑制子,参与抵御ABA信号的突变体表型研究。具体发现如下:GMP4及其同源基因在植物ABA反应中功能冗余地发挥作用。这些基因在根、茎、叶、幼苗、花、果实等组织中均高表达,但ABA处理幼苗后,其表达并未显著受诱导;亚细胞定位分析显示,GMP4及其家族旁系同源蛋白均定位于核糖体上,并可发生相分离,可能参与逆境胁迫下的应激颗粒组装;蛋白质翻译后修饰分析发现,GMP4及其家族旁系同源蛋白在N-端和C-端分别有1个和2个保守位点检测到Ser-和Thr-侧链-OH的磷酸化修饰;IP-MS结果显示,GMP4及其家族旁系同源蛋白参与组装的核糖体组分基本相同,但具有异质性。其中,GMP4和GMP4L1参与的核糖体很可能存在于应激颗粒中;转录组(RNA-seq)、翻译组(Ribo-seq)和差异蛋白组联合分析表明,GMP4及其家族旁系同源蛋白参与组装的核糖体是翻译调控过程中的关键调节因子,维持了ABA等应激反应和生长相关过程翻译之间的微妙平衡;GMP4介导的翻译效率明显上调的PIP158因子能与蛋白激酶PKS5发生蛋白质-蛋白质相互作用,通过抑制PKS5活性,影响下游响应基因AtEM6的表达,从而参与调控植物ABA反应;此外,结合N-连糖蛋白组分析,推测GMP4可能通过相分离特性参与应激颗粒组装,随后定位到内质网,导致不能被N-连糖基化修饰的蛋白如PKS5发生这一修饰。这为阐释PKS5在ABA等逆境胁迫长时间处理下的活性调节机制提供了研究方向。本项目有望为通过翻译效率调节目的基因表达来提高植物ABA和逆境胁迫耐受性的分子设计育种提供理论依据和技术支持。
SnRK2在SnRK3调控下通过调节质膜H+-ATPase抵御渗透胁迫的机理研究
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批准号:31770291
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:谢长根
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依托单位:
一个丝/苏类蛋白激酶HTA1调控植物ABA反应的分子机理研究
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批准号:31100209
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2011
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负责人:谢长根
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依托单位:
国内基金
海外基金