拟南芥去泛素化酶UBP12/UBP13调控植物发育和开花时间的机理研究

组蛋白的泛素化修饰也是一个可逆的过程，我们已经分离出拟南芥中组蛋白去泛素化酶UBP12/UBP13的突变体，并对突变体表型进行了系统分析，发现该突变体显现出多方面地发育缺陷的表型，开花时间延迟。我们将利用分子生物学和生物化学手段，研究这两个蛋白的在体内的生化功能，并证明该蛋白在组蛋白修饰中的作用。 通过遗传学方法和生物化学方法的分析，阐明这两个蛋白参与植物发育，尤其是参与开花时间调控的分子机制，进一步揭示组蛋白泛素化修饰与开花时间调控的关系。

泛素化修饰在植物生长发育的各个不同过程及不同的信号传递过程中发挥重要的调控功能。研究发现，蛋白质的泛素化修饰是可逆的。拟南芥中大约有1500个可能参与蛋白泛素化修饰的E3连接酶，它们决定了底物的特异性。与之相比，拟南芥中仅有几十个可能的去泛素化酶，因此这些去泛素化酶可能参与通过调节不同的蛋白底物，在不同的生长发育中发挥功能。我们的研究发现，UBP12 和UBP13是两个具有活性的去泛素化酶。通过分离和鉴定这两个酶的单突变体和双突变体发现，UBP12 和UBP13参与调解生长发育的许多方面，它们的突变可以造成多效的生长发育缺陷的表型，如，植物生长发育迟缓，叶子圆，叶柄短，早花和育性降低等。通过进一步对其开花表型进行详细分析发现，UBP12 和UBP13通过光周期通路参与开花时间的调控，它们的双突变体在长短日照下，均表现出明显早花表型。通过遗传学分析表明， UBP12/UBP13 通过CO-GI通路参与开花时间的调控，在双突变体背景下，CO 及FT的表达水平明显增加。除此之外，我们还发现，UBP12和UBP13还参与了生物钟调节，在突变体中， 生物钟基因CCA1，LHY及TOC1的表达模式发生了显著变化，在持续白光的环境下，其震荡周期从24小时缩短成20-22小时。尽管我们还没有能够找到在开花通路及生物钟调节过程中的UBP12/UBP13的底物，但是我们的研究首次证明，在这一过程中，泛素化的动态平衡发挥了重要的调节功能。