MYC2互作蛋白MFC1调控茉莉酸响应基因转录表达的分子机理

As a master regulator of jasmonate-signaled plant immune responses, the basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factor MYC2 positively regulates the expression of early wound-responsive genes, while negatively regulates the expression of late pathogen-responsive genes. Our recent study revealed that phosphorylation-coupled proteolysis of MYC2 is required for its function to temporally activate or repress different subsets of defensive genes. In order to dissect the transcriptional network coordinated by MYC2, we performed mass spectrometry analysis using 35Spro:MYC2-4myc transgenic plants and identified a MYC2 functional complex (MFC). MFC1, a component of MFC, encodes a putative transcriptional repressor. Yeast two hybrid assays indicated that MFC1 directly interacts with MYC2. Jasmonate response assays of the mfc1 mutant indicated that, in contrast to MYC2, MFC1 negatively regulates the expression of early wound-responsive genes, while positively regulates the expression of late pathogen-responsive genes. In this application, we propose to employ a combination of molecular genetics and biochemical approaches to elucidate the action mechanism of MFC1 in regulating jasmonate-responsive gene expression. This study promises to shed new light on our understanding of the jasmonate signal transduction pathway.

作为茉莉酸信号途径的核心转录因子，MYC2既可以作为转录激活因子正向调控早期受伤反应，又可以作为转录抑制因子负向调控晚期抗病反应。我们最近的研究表明，MYC2转录调控功能的发挥依赖于其第328位苏氨酸残基的磷酸化和26S蛋白酶体介导的蛋白降解。为深入研究MYC2行使其转录调控功能的分子机理，我们利用质谱分析鉴定MYC2功能复合物（MYC2 functional complex, MFC）组分。其中MFC1编码转录抑制子蛋白，酵母双杂交试验证明MFC1与MYC2有直接互作。mfc1突变体中茉莉酸响应基因的表达呈现出与myc2突变体相反的表型，即受伤反应相关基因表达升高，而抗病反应相关基因表达降低，说明MFC1在茉莉酸信号途径中的作用与MYC2恰好相反，即MFC1负向调控受伤反应而正向调控抗病反应。本项目将采用分子遗传学、生物化学等多种手段，系统研究MFC1调控茉莉酸响应基因表达的分子机理。

茉莉酸在调控植物对机械损伤、咀嚼式昆虫侵害和腐生型病原菌侵染产生的免疫反应中发挥重要作用。MYC2是茉莉酸途径中的核心转录因子，通过调控茉莉酸介导的全基因组范围内的转录重编程，实现植物的有效防御。在静息状态下，抑制子JAZ通过招募保守的Groucho家族中的共抑制子TPL来抑制MYC2的转录活性；当植物体内活性茉莉酸含量升高，促使JAZ降解，从而释放MYC2，MYC2与中介体亚基MED25互作，激活茉莉酸响应基因表达。为深入研究MYC2的转录调控机理，我们利用质谱分析鉴定MYC2功能复合物（MYC2 functional complex，MFC）组分，其中MFC1编码Groucho家族中另一成员。通过深入研究MFC1在MYC2介导的转录调控过程中的功能，我们发现MFC1在MYC2激活茉莉酸响应基因表达过程中发挥正向调控作用。MFC1通过直接与MED25互作，和MYC2形成功能复合物。MED25将MFC1招募到MYC2靶标启动子区，MFC1又进一步有利于MED25在MYC2靶标启动子区的招募。MFC1还可以和组蛋白乙酰基转移酶HAC1直接互作，并有利于HAC1在MYC2靶标启动子区的招募。此外，MFC1可以促进茉莉酸诱导的MYC2与MED25以及MED25与HAC1的互作，从而有利于MYC2激活茉莉酸响应基因表达。更有意义的是，当过量表达MYC2, MED25以及HAC1时，植物都不能表现出抗性提高的表型，只有当过量表达MFC1时，植物对昆虫的抗性显著增强。我们的工作揭示了MFC1作为支架蛋白，通过不同的结构域与MED25和HAC1互作，精细调控MYC2介导的转录重编程，使茉莉酸响应基因最优化表达的分子机制。MFC1在植物中非常保守，表明MFC1在植物保护方面有重要的应用前景。