拟南芥微丝结合蛋白ABP30.6的稳定性调控及其在防御反应中作用的研究

微丝骨架是真核生物细胞中有序、动态的网络结构，通过其组织形式和动态变化参与许多重要的生命过程和对胁迫的响应。微丝结合蛋白（简称ABP）是调控微丝骨架组织和动态的关键因子。文献结果显示，微丝骨架的组织形式和动态变化在植物对病原菌的防御反应中具有重要作用，但这种变化的调控机制并不清楚。拟南芥ABP30.6是我们发现的一种新的微丝结合蛋白，在增强植株对病原菌的抗性中起用。ABP30.6的功能和调控机制的研究，对理解植物-病原菌互作过程中微丝骨架动态变化的调控机制有重要价值。项目前期结果表明，ABP30.6在体内被泛素化-26S蛋白酶体系统所降解。本项目拟筛选ABP30.6上游的泛素连接酶，解析ABP30.6的泛素化位点，以阐明其稳定性调控机制；利用杂交和转基因技术得到能表达稳定形式ABP30.6的植株，在此基础上分析ABP30.6在植物防御反应中对微丝骨架组织形式和动态的调控机理。

细胞器在细胞内高度动态，细胞器运动为胞内的各种生命活动提供所需物质和能量。微丝骨架是植物细胞器运动的主要轨道，微丝结合蛋白起“锚定”作用，肌球蛋白提供动力。植物过氧化物酶体是一类重要的细胞器，参与细胞内的多种代谢过程，如光呼吸、脂肪酸β-氧化、激素合成等，通过动态变化对植株自身的生长发育信号和外界胁迫信号做出应答，但其详细的调控机制尚不明确。我们的研究发现拟南芥ABP30.6S是一个定位于过氧化物酶体的微丝结合蛋白。烟草叶片表皮细胞和拟南芥叶肉原生质体瞬时表达ABP30.6S-GFP，以及35S::ABP30.6S-GFP转基因植株的荧光观察结果均显示ABP30.6S在细胞内呈点状分布。过氧化物酶体标记信号PTS1-mCherry转基因植株与35S::ABP30.6S-GFP转基因植株杂交后，显示两种荧光在空间位置上分布一致，表明ABP30.6S定位于过氧化物酶体。体外条件下，ABP30.6S融合蛋白能够与肌动蛋白丝共沉淀，证明ABP30.6S具有结合微丝的特性。进一步分析ABP30.6S的生物学功能，发现在过量表达ABP30.6S的转基因植株中，过氧化物酶体的运动速度加快，微丝荧光标记植株ABD2-GFP与ABP30.6S-mCherry荧光标记植株杂交后显示ABP30.6S的运动路径与微丝重合，说明ABP30.6S介导了过氧化物酶体沿着微丝运动并加快其运动速度。解析ABP30.6S的功能区域发现，其N端存在过氧化物酶体定位信号PTS1，ABP30.6S-N-GFP与ABP30.6S-GFP均呈点状分布于细胞内，ABP30.6S-C-GFP分布不规则，表明N端负责ABP30.6S的细胞学定位。ABP30.6S-C能够将肌动蛋白的三个异型体ACTIN2、ACTIN7、ACTIN8 从植物总蛋白中pull down下来，表明ABP30.6S的C末端与肌动蛋白在体内发生相互作用，该区域对于ABP30.6S与微丝的结合具有重要作用。以上研究结果初步解析了ABP30.6S的生物学功能，暗示了ABP30.6S对于过氧化物酶体的运动具有重要的调控作用，为揭示过氧化物酶体在响应植物生长发育和外界胁迫信号过程中的作用机制提供重要线索。