两个E3连接酶在FERONIA信号通路中的作用研究

Protein modifications, such as protein phosphorylation and ubiquitination are pivotal ways to regulate protein activity. Arabidopsis receptor-like kinase FERONIA plays important roles in growth development and stress resistance.Our previous data showed that FER signal can suppress ABA signal by activating ABI2(Yu et al,2012). However,how FER activity be regulated remains unknown. Furthermore,there is a lot to learn in details about the signal transduction elements in the FER signal pathways.Two E3 ubiquitin-protein ligases,named as FEP1 and FEP2,were identified interacting with FER, suggesting FER might be ubiquitinated by E3 ligase FEP1 and FEP2, or FEP1 and FEP2 might be phosphorylated by kinase FER.Bassed on these findings, we will analyze the phenoype of fep1,fep2, fep1 fep2 mutants in pathogen-resistance, vegetative growth, and phytohormone responses, identify E2 conjugate(s) that cooperated with FEP1 and FEP2, dissect ubiquitinating activity on the combination of FEP1, FEP2 and the cooperated E2(s), and dissect the phosphorylating activity of FER as well.

蛋白磷酸化和泛素化等蛋白修饰是调节蛋白活性的重要方式。拟南芥类受体蛋白激酶FERONIA(FER)在植物生长发育及抗逆中起重要的作用。我们的前期研究显示，FER受体激酶信号通过激活ABI2磷酸酶，来抑制ABA信号(Yu et al,2012）。然而，FER活性如何被调控尚不清楚。而且，FER发育和抗逆的信号通路尚需进一步完善。通过酵母双杂，筛到2个E3连接酶(FEP1、FEP2)与FER互作，暗示FEP1和FEP2可能使FER泛素化，最终导致FER被降解从而抑制FER信号；或者FER使FEP1，FEP2磷酸化而改变它们的活性。在前期工作基础上，本项目拟分析fep突变体在抗真菌、营养生长、及激素响应中的表型；鉴定与FEP1，FEP2协作的E2结合酶；研究FEP1，FEP1泛素连接酶活性及FER磷酸化FEP1，FEP活性，为阐明FER信号通路奠定基础。

拟南芥类受体蛋白激酶FERONIA(FER)在植物生长发育及抗逆中起重要的作用。蛋白磷酸化和泛素化等蛋白修饰是调节蛋白活性的重要方式。我们的前期研究显示，FER受体激酶信号通过激活ABI2磷酸酶，来抑制ABA信号(Yu et al,2012）。通过酵母双杂技术，利用FER为诱饵蛋白，筛到2个与FER互作的E3连接酶(FEP1、FEP2)，但其互作的生物学意义尚不清楚。FEP1和FEP2可能使FER泛素化，最终导致FER被降解从而抑制FER信号，也有可能是FER使FEP1，FEP2磷酸化而改变它们的活性。很多F-box结构域的E3蛋白在植物抗病中起作用，但其调控抗病的信号途径还不是很明了。前人报道了FER基因突变后导致抗灰霉菌的能力下降，暗示FER在抗真菌中有作用，但其机制未明。在前期工作基础上，本项目拟分析fep突变体在抗真菌、营养生长、及激素响应中的表型；鉴定与FEP1，FEP2协作的E2结合酶；研究FEP1，FEP1泛素连接酶活性及FER磷酸化FEP1，FEP活性，为阐明FER信号通路奠定基础。我们的研究发现，FEP1，FEP2在抗灰霉菌、白粉菌等病原真菌抗性中起重要作用，双突变体中抗病原真菌的能力显著下降，病程相关抗性基因PDF1.2、Thi2.1等的表达量显著下降。研究表明FEP1，FEP2的抗病活性不依赖与SA途径，且不具有抗病原细菌的抗性。进一步的研究表明FEP1，FEP2并不能通过蛋白酶体途径降解FER而发挥作用，而是FER通过磷酸化途径调控FEP1，FEP2的活性，降解相关蛋白，启动抗真菌信号途径，FEP1和FEP2调控的靶蛋白还在鉴定中。另外，我们围绕FER的相关工作取得一定进展，我们报道了FER能通过ROP-GEF1信号通路调控种子大小（Yu et al, 2014）；我们还发现FER通过与S-腺苷甲硫氨酸合成酶互作，直接调控乙烯合成的前体SAM的量，参与乙烯耐逆和发育信号通路（Mao et al, 2015）.本项目的研究结果，有助于理解植物抗真菌的分子机制，也有利于了解FER作为植物耐逆和发育调控关键节点的作用。