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清华大学生科院*新《Plant Cell》文章

清华大学生命科学学院蛋白质科学实验室,中国农业大学的研究人员在植物**ABA信号转导研究方面取得重要进展,这一发现描述了一个从信号原初识别到下游基因表达的新的ABA信号通路。研究成果公布在国际有名植物学期刊《PlantCell》上。

领导这一研究的是清华大学生命科学学院张大鹏教授,他是2008年调入清华大学任生命科学学院教授的,主要从事植物生理和分子生物学方面的研究。先后主持科研项目16项,其中国家自然科学基金项目10项(面上项目7项、重点项目3项)、国家转基因重大专项子课题1项、“973计划”课题1项。近10年来共发表论文100余篇,其中SCI收录44篇,SCI刊物他引300多次。

 

 

植物**脱落酸(ABA)调节植物生长发育过程和植物对逆境的适应。ABA信号首先通过细胞受体被识别,然后引起一系列细胞内下游信号转导事件,*终导致生物学效应。研究证明,ABA信号受体有多种,包括细胞表面受体和细胞内受体。张大鹏研究组以前鉴定了一种细胞内叶绿体中的ABA受体,命名为ABAR(Nature,2006, 443: 823-826)。

之后他们提供了ABAR是ABA受体的进一步的生物化学和遗传学证据;而且,发现ABAR分子的C-端是结合ABA和介导ABA信号的核心区(PlantPhysiology, 2009, 150: 1940-1954)。但是,ABAR介导的下游信号通路一直是悬而未决的问题。

在这篇文章中,研究人员发现ABAR是一个跨越叶绿体被膜的蛋白质,其C-端和N-端曝露在细胞质中;ABAR在细胞质一侧的C-端部分与一组WRKY转录因子(AD1A/WRKY40、AD1B/WRKY18、AD1C/WRKY60)互相作用。他们提供的遗传学和生物化学证据表明,AD1A/B/C是一组转录抑制因子,负调节ABA信号通路;AD1A是其中的核心调节子。

ABAR与ABA信号分子结合后,可以刺激AD1A从细胞核到细胞质的转移,促进ABAR与AD1A的互相作用;进而激发一种未知因子(或信号系统),阻遏AD1A的表达,从而解除AD1A对ABA响应基因(比如ABI5等)转录的抑制,*终实现ABA的生理效应。这些发现描述了一个从信号原初识别到下游基因表达的新的ABA信号通路。

张大鹏教授长期从事植物**脱落酸(ABA)信号转导的研究。在该研究领域寻找ABA受体是国际公认的重大科学难关。他领导的课题组于上世纪90年代分离了一种ABA结合蛋白ABAR,进而证明ABAR是一个ABA受体。该发现被Nature杂志网络周刊nature-the-signaling-gateway和Science杂志网络周刊 Science’s STKE高度评价,被认为是2006年生物信号转导研究的突破性进展之一。另外,鉴定了3个 ABA信号组分———ACPK1、CPK4 和CPK11,并揭示了这些组分调节ABA信号通路的部分网络。

原文摘要:

The Mg-Chelatase H Subunit of Arabidopsis Antagonizes a Group ofTranscription Repressors to Relieve ABA-Responsive Genes ofInhibition

The phytohormone abscisic acid (ABA) plays a vital role in plantdevelopment and response to environmental challenges, but thecomplex networks of ABA signaling pathways are poorly understood.We previously reported that a chloroplast protein, themagnesium-protoporphyrin IX chelatase H subunit (CHLH/ABAR),functions as a receptor for ABA in Arabidopsis thaliana. Here, wereport that ABAR spans the chloroplast envelope and that thecytosolic C terminus of ABAR interacts with a group of WRKYtranscription factors (AD1A/WRKY40, AD1B/WRKY18, and AD1C/WRKY60)that function as negative regulators of ABA signaling in seedgermination and postgermination growth. AD1A, a central negativeregulator, inhibits expression of ABA-responsive genes, such asABI5. In response to a high level of ABA signal that recruits AD1Afrom the nucleus to the cytosol and promotes ABAR–AD1A interaction,ABAR relieves the ABI5 gene of inhibition by repressing AD1Aexpression. These findings describe a unique ABA signaling pathwayfrom the early signaling events to downstream gene expression.


作者简介:

张大鹏受聘清华大学生命科学院教授

张大鹏,1956年生。2008年2月调入清华大学,任生命科学学院教授。1982年本科毕业于西北农业大学。1984年、1987年先后获法国波尔多**大学硕士和博士学位。1987年至1989年在北京农业大学生物学院从事博士后研究,出站后留校,1993年晋升为中国农业大学教授在农大工作直至调入清华大学。

他主要从事植物生理和分子生物学方面的研究。先后主持科研项目16项,其中国家自然科学基金项目10项(面上项目7项、重点项目3项)、国家转基因重大专项子课题1项、“973计划”课题1项。近10年来共发表论文100余篇,其中SCI收录44篇,SCI刊物他引300多次。指导的博士研究生论文先后4次被评为国内优良博士论文。近年来的研究成果发表在 Nature、The Plant Cell、Plant Physiology等重要国际学术杂志上,引起国际学术界广泛关注。

长期从事植物**脱落酸(ABA)信号转导的研究。在该研究领域寻找ABA受体是国际公认的重大科学难关。他领导的课题组于上世纪90年代分离了一种ABA结合蛋白ABAR,进而证明ABAR是一个ABA受体。该发现被Nature杂志网络周刊nature-the-signaling-gateway和Science杂志网络周刊 Science’s STKE高度评价,被认为是2006年生物信号转导研究的突破性进展之一。另外,鉴定了3个 ABA信号组分———ACPK1、CPK4 和CPK11,并揭示了这些组分调节ABA信号通路的部分网络。